(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が長方形で、長辺の長さが短辺の長さの２倍以上である鋳片を鋳造するための鋳型内へ、鋳型の両側の短辺方向にそれぞれ１つの吐出孔を有する浸漬ノズルを介して溶鋼を供給する際、３層式スライディングゲートを用いて溶鋼の流量の制御を行い、かつ、上記３層式スライディングゲートの摺動板の摺動方向と上記吐出孔からの吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度αを８０〜９０゜として鋳型内へ溶鋼を注入する連続鋳造方法であって、
上記２つの吐出孔の合計の開口断面積Ｓ２（ｃｍ2）に対する、溶鋼が鉛直方向に通過する浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ2）の比、Ｓ１／Ｓ２が０．３〜０．９である浸漬ノズルを用い、さらに、上記２つの吐出孔から吐出する合計の溶鋼流量Ｑ（ｔ／分）に対する上記浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ2）の比、Ｓ１／Ｑが１０を超えて２０未満であることを特徴とする連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型内へ溶鋼を注入する連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
横断面形状が長方形である鋳片を鋳造するための鋳型内に溶鋼を注入する際、通常、鋳型の両側の短辺方向にそれぞれ１つの吐出孔を有する浸漬ノズルが用いられる。このような浸漬ノズル内を通過する溶鋼の流量を制御する装置として、ストッパー方式またはスライディングゲート方式が用いられる。とくに、鋳片の横断面積が大きく、そのため、浸漬ノズル内を通過する溶鋼の流量が多いスラブを鋳造する際には、ストッパー方式よりも、長時間の鋳造が可能で、溶鋼の流量の制御性のよいスライディングゲート方式が一般的に採用されている。
【０００３】
ところで、スライディングゲート方式を用いて鋳造する際に、浸漬ノズルを挟んだ鋳型内の両側で、溶鋼の流れの速さおよび流量が異なる場合がある。極端な場合には、流れが速く、流量の多い片側の鋳型内の湯面が盛り上がる場合がある。このような現象は、鋳型内の溶鋼の片流れ現象と呼ばれている。片流れ現象が発生すると、鋳型内の凝固殻の厚さが浸漬ノズルを挟んだ両側で異なり、流れが速く、流量の多い側の凝固殻厚さが薄くなる。鋳型内の凝固殻が温度の高い溶鋼と接する機会が多いからである。
【０００４】
幅方向で凝固殻の厚さが異なる鋳片に熱応力や機械的な応力が作用すると、凝固殻の薄い部分に応力が集中し、鋳片表面に割れが発生しやすい。さらに、流れが速く、流量の多い側では、湯面が盛り上がるので、鋳型内の溶鋼表面に添加したモールドパウダが溶鋼中に巻き込まれて凝固殻に付着し、鋳片表面にパウダ性欠陥が発生しやすい。
【０００５】
特開平４−１０５７５６号公報には、鋳型長辺における幅方向の温度分布などを測定することにより、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を検知し、浸漬ノズル内の溶鋼中に吹き込むＡｒガス流量を、その長手方向の中心軸を境として、鋳型両側の短辺方向に分割して制御可能なようにし、その片側のガス吹き込み量を制御することにより、片流れ現象を防止する方法が提案されている。しかし、浸漬ノズル内の溶鋼中に吹き込むＡｒガス流量を変化させるだけでは、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を効果的に防止するのは困難である。
【０００６】
特開平２−１９７３５６号公報には、４層のプレートからなるスライディングゲート方式が提案されている。中央側の２枚の摺動板を、吐出孔からの吐出流の水平成分方向において、互いに反対方向に摺動させることにより、スライディングゲートを通過する溶鋼の流れをスライディングゲートの中心軸の周りに均一に形成させ、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を防止する方法である。しかし、この方法では、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を防止できても、摺動方向を２方向とするなど、スライディングゲートの構造が複雑となり、また、その装置が高価なものになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を、安価な設備費で、安定して防止することができる鋳型内への溶鋼の注入に関する連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記に示す鋳型内へ溶鋼を注入する連続鋳造方法にある。
すなわち、横断面形状が長方形で、長辺の長さが短辺の長さの２倍以上である鋳片を鋳造するための鋳型内へ、鋳型の両側の短辺方向にそれぞれ１つの吐出孔を有する浸漬ノズルを介して溶鋼を供給する際、３層式スライディングゲートを用いて溶鋼の流量の制御を行い、かつ、上記３層式スライディングゲートの摺動板の摺動方向と上記吐出孔からの吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度αを８０〜９０゜として鋳型内へ溶鋼を注入する連続鋳造方法であって、
上記２つの吐出孔の合計の開口断面積Ｓ２（ｃｍ2）に対する、溶鋼が鉛直方向に通過する浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ2）の比、Ｓ１／Ｓ２が０．３〜０．９である浸漬ノズルを用い、さらに、上記２つの吐出孔から吐出する合計の溶鋼流量Ｑ（ｔ／分）に対する上記浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ2）の比、Ｓ１／Ｑが１０を超えて２０未満であることを特徴とする連続鋳造方法である。
【０００９】
鋳型の両側の短辺方向にそれぞれ１つの吐出孔を有する浸漬ノズルを用いて、横断面形状が長方形の鋳片を鋳造するための鋳型内に溶鋼を注入する際に、従来の３層式スライディングゲートにより浸漬ノズル内を通過する溶鋼の流量を制御すると、鋳型内の溶鋼の流れに片流れ現象が発生するのは、つぎの理由による。すなわち、スライディングゲート内を通過する溶鋼流の中心軸と、浸漬ノズル内を通過する溶鋼流の中心軸と、摺動するプレートを除くスライディングゲートの内孔の中心軸と、浸漬ノズルの内孔の中心軸とが、浸漬ノズルの２つの吐出孔の中心とその内孔の中心軸とを含む鉛直断面内、すなわち、２つの吐出流の水平成分方向と浸漬ノズルの内孔の中心軸とを含む鉛直断面内において、一致していないためである。以下に詳細を説明する。
【００１０】
図１は、従来の３層式スライディングゲートを用いて溶鋼の流量を制御する際のスライディングゲート内および浸漬ノズル内の溶鋼の流れを示す模式図である。浸漬ノズルの２つの吐出孔の中心とその内孔の中心軸とを含む鉛直断面を示す図である。ただし、鋳型の大きさに対して、浸漬ノズル４およびスライディングゲート１の大きさを実際の大きさよりも大きく誇張して図示しており、また、スライディングゲートより上方にあるタンディッシュ関連の装置は図示を省略している。
【００１１】
通常の連続鋳造方法では、鋳型内の湯面レベル７が一定になるように鋳造する。湯面レベルが大きく変動すると、鋳片表面に割れが発生したり、鋳型内に添加したモールドパウダ８を巻き込んだパウダ性欠陥が発生するからである。符号５は吐出孔、符号６は溶鋼、符号９は鋳型の短辺、符号１０は凝固殻を示す。
【００１２】
鋳型内の湯面レベルを一定にするためには、湯面レベルが低下すると、鋳型内に供給する溶鋼流量を増加させ、湯面レベルが高くなると、その逆の操作を行う。湯面レベルが上下に変動するのは、鋳片のバルジングなどに起因するので、現状では、湯面レベル変動を完全には防止できていない。そこで、鋳型内に供給する溶鋼流量を常時変動させて、湯面レベル変動を抑制している。この供給する溶鋼流量を変動させるために、３層式スライディングゲートの場合には、中央部の摺動板２を摺動させている。
【００１３】
３層のうちの中央部にある摺動板２を水平方向に動かす際、スライディングゲート１を全開とする場合を除き、スライディングゲート内を通過する溶鋼流３の中心軸ａ２と、浸漬ノズル内を通過する溶鋼流３の中心軸ｂ２と、スライディングゲート内孔の中心軸ａ１と、浸漬ノズル内孔の中心軸ｂ１とが、浸漬ノズルの２つの吐出孔の中心と内孔の中心軸とを含む鉛直断面内において、一致していない。
【００１４】
ところで、通常の連続鋳造では、スライディングゲートを全開にして操業することはほとんどない。鋳造速度とスライディングゲートの開度は比例するので、目標の鋳造速度に対して、スライディングゲートを全開になるように設定すると、その状態ではそれ以上に溶鋼流量を増加させることができないので、湯面レベル変動を一定に保持できなくなる。目標の鋳造速度でスライディングゲートの開度が４０〜６０％程度になるように設定するのが通常である。
【００１５】
図１に示すように、浸漬ノズルの２つの吐出孔の中心と内孔の中心軸とを含む鉛直断面内において、スライディングゲート内および浸漬ノズル内を通過する溶鋼流の中心軸ａ２およびｂ２と、スライディングゲート内孔および浸漬ノズル内孔の中心軸ａ１およびｂ１とが一致していないと、スライディングゲート内において、すでに溶鋼流は片方に偏った状態になっており、その状態が浸漬ノズル内孔においても維持される。スライディングゲート内孔および浸漬ノズル内孔で、溶鋼流が片方に偏ると、それらの内壁の片側に地金や溶鋼中の酸化物が付着しやすくなる。いったん地金や溶鋼中の酸化物が付着すると、さらに溶鋼流の偏流が助長される。このように、スライディングゲート内孔および浸漬ノズル内孔で、溶鋼流が片方に偏ると、その反対側の吐出孔からの吐出流速が速くなり、鋳型内の溶鋼流に片流れが発生する。
【００１６】
図１では、従来の３層式スライディングゲートを示しているが、従来の２層式、つまり浸漬ノズルが摺動板に固定されているスライディングゲート方式の場合にも、３層式と同じ現象が発生する。
【００１７】
上述の片流れ現象の発生原因から、浸漬ノズル内を通過する溶鋼の流量をストッパー方式で制御すれば、片流れ現象の発生を防止できるが、前述のとおり、ストッパー方式では、スライディングゲート方式に比べて、長時間の鋳造が困難で、溶鋼流量の制御性が悪い。
【００１８】
さらに以下に、本発明者らが水モデル実験および流動解析によって得ることができた知見を詳細に説明する。
【００１９】
鋳片の大きさに相当する鋳型の大きさは、幅１６００ｍｍ、厚さ２７０ｍｍ、高さ９００ｍｍとし、２つの吐出孔を有する外径１７０ｍｍ、高さ９００ｍｍの浸漬ノズルを用いた実機大１／１スケールの水モデル実験を行った。浸漬ノズルに関して、鋳型両側の短辺方向に向いた楕円形の２つの吐出孔の角度は下向き３０゜、合計の断面積１００００ｍｍ２  、鉛直方向に水が通過する内孔の直径９０ｍｍとした。浸漬ノズルの上方に配置するスライディングゲートに相当する装置として、内径６５ｍｍの孔の開いた摺動板を設けた。この摺動板は、摺動方向と吐出孔からの吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度αを任意に変更して摺動させることができる。
【００２０】
図２は、水モデル実験における摺動板の摺動方向と吐出流の方向を示す模式図である。図１中のＡ１−Ａ２線の断面を上方から見た模式図に相当する。摺動板２の下方のプレートは図示を省略している。図中に示す角度αが摺動板の摺動方向と吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度である。図２の紙面に向かって、左側の矢印を吐出流の流速Ｖ１、右側の矢印を吐出流の流速Ｖ２とする。符号４は浸漬ノズル、符号５は吐出孔、符号９は鋳型の短辺、符号１１は摺動板の孔、符号１２は摺動板の摺動方向を示す。なお、符号４と符号５で示す浸漬ノズルとその吐出孔は、見やすくするために便宜上、実線で表示している。
【００２１】
注水装置（図示していない）を用いて、摺動板２の上方から浸漬ノズル４内に注水する際に、摺動板の摺動する角度αを適宜選択し、鋳造速度１．５ｍ／分に相当する通水量となるように、摺動板を摺動させた。その際、２つの吐出孔のそれぞれの前方５０ｍｍの位置で、プロペラ流速計を用いて吐出流の流速を測定した。
【００２２】
２つの吐出孔の中央部位置に相当するそれぞれの吐出流の流速の差から、片流れ指数を定義した。すなわち、上記流速であるＶ１とＶ２が等しい、すなわちＶ１＝Ｖ２の場合に片流れ指数「零」とし、角度αが０゜の場合のＶ１とＶ２の差（Ｖ１＞Ｖ２のとき；Ｖ１−Ｖ２、またはＶ２＞Ｖ１のとき；Ｖ２−Ｖ１）を片流れ指数「１」とする。角度αが０゜の場合のＶ１とＶ２の上記の差に対する、任意の角度α゜の場合のＶ１とＶ２の差（Ｖ１＞Ｖ２のとき；Ｖ１−Ｖ２、またはＶ２＞Ｖ１のとき；Ｖ２−Ｖ１）の比を片流れ指数として求めた。なお、図２に示すように角度αを設定した場合、すなわち、紙面に向かって右側に角度αを設定する場合には、Ｖ２＞Ｖ１となる。
【００２３】
流動解析は、水系および溶鋼系の両方について、汎用ソフトＦＬＵＥＮＴを用い、エネルギー保存則を連立して解析した。上記水モデル実験に相当する条件での水系の流動解析結果は、後述する水モデル実験の結果とよく一致した。また、水系と溶鋼系のそれぞれの流動解析結果はほぼ一致するので、この水モデル実験結果および水系の流動解析結果がほぼ実際の溶鋼の鋳型内の流動を近似している。
【００２４】
図３は、水モデル実験および水系の流動解析における角度αと片流れ指数との関係を示す図である。角度αが８０゜以上の場合に、片流れ指数が０．５以下に低下していることがわかる。また、角度αが９０゜のとき、すなわち摺動板の摺動方向が、吐出流方向の水平成分に直角の場合に、片流れ指数がほぼ０．４にまで低下していることがわかる。浸漬ノズルの２つの吐出孔の中心と内孔の中心軸とを含む鉛直断面内、すなわち、２つの吐出流の水平成分方向と浸漬ノズルの内孔の中心軸とを含む鉛直断面内において、スライディングゲート内を通過する水流の中心軸と、浸漬ノズル内を通過する水流の中心軸と、スライディングゲート内孔の中心軸と、浸漬ノズル内孔の中心軸とを一致させた効果である。
【００２５】
ここで、角度αが９０゜の場合においても片流れ指数が零とならないのは、前述のとおり、角度αが０゜の場合のＶ１とＶ２の差の絶対値に対する、任意の角度αにおけるＶ１とＶ２の差の絶対値の比として、片流れ指数を定義していることと、角度αが９０゜の場合におけるＶ１およびＶ２に、ゆらぎが生じているためである。
【００２６】
図４は、極低炭素鋼を鋳造した際の鋳型内の溶鋼表面の溶鋼流速の片流れ指数と鋳片表面欠陥発生状況との関係を示す図である。垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、Ｃ含有率０．００２０質量％の極低炭素鋼を、幅１６００ｍｍ、厚さ２７０ｍｍの鋳片に目標の最速の鋳造速度１．５ｍ／分で鋳造したときの鋳片表面の割れおよびパウダ性欠陥の発生状況を示す。目標の最速の鋳造速度とは、連続鋳造機、鋳造する鋼、要求される鋳片と製品の品質などで決まる最も速い鋳造速度のことを意味する。
【００２７】
スライディングゲートは３層式とし、摺動方向が吐出流の水平成分方向である従来方式のものと、摺動方向が吐出流の水平成分方向に対して９０゜である本発明の方法による方式のものの両方を試験した。スライディングゲートの内孔の直径は６５ｍｍとし、浸漬ノズルの鋳型の両側の短辺方向に向いた楕円形の２つの吐出孔の角度は下向き３０゜で、合計の断面積１００００ｍｍ２  、鉛直方向に溶鋼が通過する内孔の直径９０ｍｍとした。
【００２８】
２つの吐出孔の前方の位置で、溶鋼の吐出流の流速を直接計測することは困難であるので、鋳型内の溶鋼表面の溶鋼の流速を測定した。測定には、カルマン渦の原理を応用した流速計を用いた。片流れ現象が発生して片方の吐出流の流速が速くなると、吐出流が鋳型の短辺に衝突した後に形成された鋳型内の溶鋼表面の流速は、その反対側の流速よりも速くなる。したがって、浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の流速を測定し、その差を求めることにより、前述と同じ方法により、片流れ指数を求めた。
【００２９】
すなわち、浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の流速が等しい場合に片流れ指数を「零」とした。また、摺動方向が吐出流の水平成分方向である従来方式の場合で、鋳造速度１．５ｍ／分の場合の、浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の流速の差を片流れ指数「１」とした。後述するように、鋳造速度を低下させた場合の浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の流速の差を、鋳造速度１．５ｍ／分の場合の流速の差で除した比を鋳造速度を低下させた場合の片流れ指数として求めた。
【００３０】
鋳片表面欠陥発生状況は、鋳片表面欠陥の発生程度を指数化して表現した。すなわち、鋳片表面欠陥指数が「１」とは、鋳片表面の手入れが必要で、手入れせずにその鋳片を熱間圧延すると、製品表面に著しい線状疵などが発生する程度の欠陥を意味する。鋳片表面欠陥指数が「０．５」とは、割れまたはパウダ性欠陥が少し発生しているが、製品表面には、ほとんど線状疵が発生しない程度の欠陥を意味する。また、鋳片表面欠陥指数が「０」とは、割れおよびパウダ性欠陥が発生していない状態を意味する。鋳片表面の割れおよびパウダ性欠陥の発生程度に応じて、０〜１の間で、０．１きざみの指数により鋳片表面欠陥指数を表した。
【００３１】
摺動板の摺動する角度αを９０゜、すなわち、摺動方向を吐出流の水平成分方向に対して直角方向としたスライディングゲートを用い、鋳造速度１．５ｍ／分で鋳造した場合に、浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の溶鋼の流速はほぼ同じ流速で、片流れ指数はほぼ零であった。得られた鋳片表面欠陥指数は０〜０．３程度であり、良好な鋳片表面であった。
【００３２】
一方、摺動板の摺動する角度αを０゜、すなわち、摺動方向を吐出流の水平成分方向としたスライディングゲートを用い、鋳造速度１．５ｍ／分で鋳造した場合に、浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の溶鋼の流速の差は著しく、５００ｍｍ／秒程度であった。この流速の差を片流れ指数「１」とした。また、鋳片表面に割れおよびパウダ性欠陥が多く認められ、鋳片表面欠陥指数は「１」であった。
【００３３】
鋳造速度を目標の１．５ｍ／分から順次１ｍ／分まで低下させて試験した。鋳造速度を低下させるにしたがって、浸漬ノズルを挟んだ両側の鋳型内の溶鋼表面の溶鋼の流速の差は小さくなり、片流れ指数は０．３〜０．７の間の指数となった。これらの片流れ指数に対応する鋳片表面欠陥指数は０．４〜０．７程度であった。
【００３４】
上述のとおり、片流れ指数と鋳片表面欠陥指数との間には相関関係があり、片流れ指数が１程度では、鋳片表面欠陥指数が１程度、片流れ指数が０．５程度では、鋳片表面欠陥指数が０．５程度であった。つまり、片流れ指数を０．５程度以下とすれば、割れまたはパウダ性欠陥などの鋳片表面欠陥の少ない、良好な表面の鋳片を得ることができることがわかった。
【００３５】
上述の水モデル実験結果、流動解析結果および実機における極低炭素鋼の鋳造結果から、スライディングゲートの摺動板の摺動方向と吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度αを８０〜９０゜とすることにより、片流れ指数を０．５程度以下することができ、割れまたはパウダ性欠陥の少ない、良好な表面の鋳片を得ることができることがわかった。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法では、浸漬ノズルを経て鋳型内に溶鋼を供給し、浸漬ノズルの上方に設けた３層式スライディングゲートを用いて、鋳型内に供給する溶鋼流量を調整する方式を対象とする。その際、３層の中央のプレートを摺動させるスライディングゲートとする。
【００３７】
２層式、つまり浸漬ノズルが摺動板に固定されているスライディングゲート方式の場合にも、片流れ現象が発生するが、２層式では、摺動板とともに浸漬ノズルが動くため、角度αを８０゜以上にすると、浸漬ノズルが鋳型の長辺に接近しすぎるため、角度αを８０゜以上にすることは、実質的に困難である。
【００３８】
本発明の方法では、横断面形状が長方形で、長辺の長さが短辺の長さの２倍以上である鋳片を鋳造するための鋳型内へ、鋳型の両側の短辺方向にそれぞれ１つの吐出孔を有する浸漬ノズルを介して溶鋼を供給する場合を対象とする。
【００３９】
２つの吐出孔からのそれぞれの吐出流の流速や方向が不均一および不安定で、鋳型内の溶鋼の流動に片流れが発生すると、浸漬ノズルを挟んだ片側の溶鋼表面だけが盛り上がるなどの現象が発生する。そのため、モールドパウダや浸漬ノズル内面に付着していた付着物の剥離したものなどが鋳型内の溶鋼中に巻き込まれやすい。長辺の長さが短辺の長さの２倍以上で鋳片幅が大きいほど、このような鋳型内の溶鋼の流動の片流れが発生しやすい。したがって、鋳片幅が１０００ｍｍ以上の場合に、本発明の方法を適用するのが好ましい。さらには１２００ｍｍ以上の場合に、本発明の方法を適用するのがより好ましい。
【００４０】
浸漬ノズルの吐出孔は２つで、それぞれの吐出孔の向きは鋳型の両側の短辺方向とする。吐出孔の向きが鋳型の両側の短辺方向で、１つの短辺方向に向いた吐出孔が実質的に１つであればよい。浸漬ノズルの材質は、とくに問わない。
【００４１】
本発明の方法では、３層式スライディングゲートを用いて溶鋼の流量の制御を行い、かつ、３層式スライディングゲートの摺動板の摺動方向と吐出孔からの吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度αを８０〜９０゜とする。
【００４２】
前述のとおり、角度αを８０゜以上とすることにより、片流れ指数を０．５程度以下にすることができ、割れまたはパウダ性欠陥の少ない、良好な表面の鋳片を得ることができる。上限は、角度αが直角の９０゜である。
【００４３】
本発明の方法では、２つの吐出孔の合計の開口断面積Ｓ２（ｃｍ2）に対する溶鋼が鉛直方向に通過する浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ2）の比、Ｓ１／Ｓ２を０．３〜０．９とする浸漬ノズルを用いる。
【００４４】
スライディングゲート内孔および浸漬ノズル内孔で、溶鋼流が片方に偏ると、それらの内壁に地金や溶鋼中の酸化物が付着しやすくなるのは、前述のとおりである。さらに、吐出孔の上部において、いわゆる溶鋼の吸い込みが発生すると、吐出孔近傍に地金や介在物が付着しやすい。吐出孔上部での溶鋼の吸い込みとは、溶鋼が浸漬ノズル内へと逆流する現象である。吸い込みが起こると、吐出孔近傍の浸漬ノズル内部に溶鋼の渦流が発生し、溶鋼流が停滞するために、地金や介在物はその内壁近傍に付着しやすくなって、片流れが発生しやすい。
【００４５】
図５は、１／１スケールの水モデル実験による浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１および２つの吐出孔の合計の開口断面積Ｓ２と、吐出孔での溶鋼の吸い込み現象との関係を示す図である。Ｓ１／Ｓ２を０．３以上とすることにより、吐出孔近傍での溶鋼の吸い込みの発生を抑制できる。しかし、Ｓ１／Ｓ２が０．９を超えると、吐出流の流速が速すぎて、鋳型内の湯面レベル変動が大きくなりやすい。したがって、Ｓ１／Ｓ２を０．３〜０．９とする必要がある。
【００４６】
なお、浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１の値は、通常の浸漬ノズルでは、その高さ方向の任意の位置で実質的に一定である。ただし、浸漬ノズル内孔の大きさをその高さ方向で変化させている場合には、その横断面積Ｓ１は、吐出孔の下端よりも上方における最小の横断面積の値とする。
【００４７】
本発明の方法では、２つの吐出孔から吐出する合計の溶鋼流量Ｑ（ｔ／分）に対する浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ2）の比、Ｓ１／Ｑを１０を超えて２０未満とする必要がある。
【００４８】
前述の水モデル実験により、浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１および合計の吐出流量Ｑが片流れに及ぼす影響を調査した。Ｓ１／Ｑが１０以下では、片流れ現象が発生しやすい。Ｓ１／Ｑが１０を超える場合に、片流れ現象の発生が、さらに、より効果的に抑制できることがわかった。吐出流量が多くても、浸漬ノズル内孔の横断面積が十分に大きければ、たとえスライディングゲート内孔で発生した偏流でも、浸漬ノズル内孔を流れ落ちる間に、その偏流が減衰して浸漬ノズル内孔を均一に流れるようになり、片流れ現象の発生が抑制されることがわかった。一方、Ｓ１／Ｑが２０以上では、浸漬ノズル内孔が大きくなり、浸漬ノズルの製造費が高くなるとともに、鋳型内の凝固殻と浸漬ノズルとの隙間が狭すぎて、浸漬ノズル外壁に凝固殻が付着して鋳造継続が困難となりやすい。
【００４９】
本発明の方法は、炭素鋼など通常の溶鋼を連続鋳造する際に適用できる。また、垂直型、湾曲型、垂直曲げ型などの連続鋳造機に適用できる。
【００５０】
【実施例】
垂直部長さ３ｍ、湾曲部半径１０．５ｍ、機長４２．７ｍで１ストランドの垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、表１に示す化学組成の中炭素鋼を、厚さ２７０ｍｍ、幅１６００ｍｍのスラブに、目標の鋳造速度１．５ｍ／分で、各試験について１ヒート約３００ｔの溶鋼を鋳造した。
【００５１】
【表１】
0003649143.tif 000002
通常のアルミナ・グラファイト質の耐火物からなり、鋳型の両側の短辺方向に向いた下向き３０゜の２つの吐出孔を有する浸漬ノズルを用いた。溶鋼が鉛直方向に通過する内孔の横断面形状は円形とし、吐出孔は鉛直方向を長径とした楕円形とし、その内孔の横断面積Ｓ１（ｃｍ２  ）は２３〜６８ｃｍ２  、２つの吐出孔の合計の開口断面積Ｓ２（ｃｍ２  ）は２３〜１１３ｃｍ２  とした。また、浸漬ノズル内孔の底部の形状は、通常のボックス型とした。これらの組み合わせ条件は、後述する表２に示す。浸漬ノズル長さ、溶鋼中に浸漬ノズルを浸漬する深さなどは、通常の操業条件と同じとした。
【００５２】
鋳型内に供給する溶鋼流量の制御には、中央のプレートを摺動させる３層式スライディングゲートを用い、その摺動板の摺動方向と吐出流の水平成分方向とのなす水平面内の角度αを０゜または９０゜で試験した。上述の鋳片サイズと鋳造速度の試験条件では、２つの吐出孔から吐出する合計の溶鋼流量Ｑ（ｔ／分）は、４．５４ｔ／分に相当する。
【００５３】
前述の通り、片流れ現象が発生すると、鋳片表面に割れが発生しやすくなると同時に、パウダ性欠陥が発生しやすくなる。各試験では、鋳造中の湯面レベル変動を観察するとともに、各試験で得られた鋳片の表面を酸素ガスで溶削後に、表面を目視で観察し、割れまたはパウダ性欠陥の有無およびその発生程度を調査した。単位表面積当たりの割れおよびパウダ性欠陥の発生個数から、後述する比較例の試験Ｎｏ．５の場合の割れおよびパウダ性欠陥の発生程度を指数１とし、その他の場合の割れおよびパウダ性欠陥の発生程度を鋳片表面欠陥指数として評価した。試験条件および試験結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
0003649143.tif 000003
本発明例の試験Ｎｏ．１および比較例の試験Ｎｏ．２〜試験Ｎｏ．４では、角度αを９０゜として試験した。この角度αの値は、本発明で規定する条件の範囲内である。Ｓ１／Ｓ２を０．６、およびＳ１／Ｑを１５とした試験Ｎｏ．１では、鋳片表面欠陥指数は０．０５〜０．１で良好な品質の鋳片が得られた。湯面レベル変動も発生しなかった。Ｓ１／Ｓ２の値を０．２と小さく、またＳ１／Ｑを５と小さくいずれも本発明で規定する条件を外した試験Ｎｏ．２では、鋳片表面欠陥指数が試験Ｎｏ．１より悪く０．１〜０．２であったが、湯面レベル変動は発生しなかった。Ｓ１／Ｓ２の値を１．０と大きく、Ｓ１／Ｑを５と小さくいずれも本発明で規定する条件を外した試験Ｎｏ．３では、鋳片表面欠陥指数が試験Ｎｏ．１より悪く０．３〜０．４であった。また、Ｓ１／Ｓ２の値を大きくしたので、湯面レベル変動が発生したが、問題となる湯面レベル変動ではなかった。
【００５５】
Ｓ１／Ｑを５と本発明で規定する条件を外した以外は、試験Ｎｏ．１と同じ条件とした試験Ｎｏ．４では、試験Ｎｏ．１よりは割れおよびパウダ性欠陥が多く発生したが、鋳片表面欠陥指数は０．２〜０．３であった。また、湯面レベル変動は発生しなかった。
【００５６】
比較例の試験Ｎｏ．５では、角度αを０゜として試験した。この角度αの値は、本発明で規定する条件を外れた値である。角度以外は、試験Ｎｏ．１と同じ条件で試験した。鋳片表面には割れおよびパウダ性欠陥が多く発生した。また、湯面レベル変動は発生しなかった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の適用により、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を、安価な設備費で、安定して防止することができ、割れおよびパウダ性欠陥の少ない品質の良好な鋳片を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の３層式スライディングゲート内および浸漬ノズル内の溶鋼の流れを示す模式図である。
【図２】水モデル実験における摺動板の摺動方向と吐出流の方向を示す模式図である。
【図３】水モデル実験および水系の流動解析における角度αと片流れ指数との関係を示す図である。
【図４】極低炭素鋼を鋳造した際の鋳型内の溶鋼表面の溶鋼流速の片流れ指数と鋳片表面欠陥発生状況を示す図である。
【図５】水モデル実験による浸漬ノズル内孔の横断面積Ｓ１および２つの吐出孔の合計の開口断面積Ｓ２と、吐出孔での溶鋼の吸い込み現象との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：スライディングゲート                 ２：摺動板
３：溶鋼流                               ４：浸漬ノズル
５：吐出孔                               ６：溶鋼
７：湯面レベル                           ８：パウダ
９：鋳型の短辺                         １０：凝固殻
１１：摺動板の孔                         １２：摺動方向
ａ１：スライディングゲート内孔の中心軸
ａ２：スライディングゲート内を通過する溶鋼流の中心軸
ｂ１：浸漬ノズル内孔の中心軸
ｂ２：浸漬ノズル内を通過する溶鋼流の中心軸
Ｖ１：吐出流の流速
Ｖ２：吐出流の流速
【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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