(57)【要約】【課題】  気泡ならびに介在物系欠陥の少ない高品質の鋳片を製造するための、ストランドプール内での流動を電磁力を用いて制御する方法ならびに装置を提供する。【解決手段】  連鋳ストランドプール内における凝固シェル前面に、湯面からの距離Ｌ  （ｍ）、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｓ）に応じて以下の式によって規定される流速Ｕ（ｍ／ｓ）以上の流動を付与することを特徴とするストランドプール内流動の制御方法。    Ｄ＝Ｋ√（Ｌ／Ｖｃ）    Ｕ≧０．６３ａＫ2/3 （Ｖｃ／Ｌ）1/3   ここで、ａ＝１２．４（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）    Ｋ：凝固シェル成長速度係数（１．８×１０-3〜３．２１０-3ｍ・ｓ-1/2）、【選択図】    図１２
2006122961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連鋳ストランドプール内における凝固シェル前面に、湯面からの距離Ｌ  （ｍ）、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｓ）に応じて以下の式によって規定される流速Ｕ（ｍ／ｓ）以上の流動を付与することを特徴とするストランドプール内流動の制御方法。
Ｕ≧０．６３ａＫ2/3 （Ｖｃ／Ｌ）1/3 
ここで、ａ＝１２．４（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）
Ｋ：凝固シェル成長速度係数(1.8×10-3〜 3.2×10-3m・s -1/2) 
【請求項２】
請求項１において、湯面から湯面下１ｍまでの領域では最大流速が１ｍ／ｓ以下の水平断面内で旋回流を連続的に形成し、一方、湯面下１ｍから７ｍまでのいずれかの領域において一方の短辺から他方の短辺に向い、かつその最大流速が0.５ｍ／ｓ以下かつ推進方向が１０〜６０ｓ周期で変化する推進流を付与することで、湯面下１ｍから７ｍまでの領域において凝固シェル前面に平行でかつその流速が周期的に時間変動する流動を付与することを特徴とするストランドプール内流動の制御方法。
【請求項３】
湯面近傍においては、相対する長辺前面に逆向きの推力を付与することで攪拌流速が０．６ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下の水平断面内で旋回流を付与可能な電磁攪拌装置と、湯面下１ｍから７ｍ下方までのいずれかの領域においては、相対する長辺前面に同一方向の推力を付与することで一方の短辺から他方の短辺に向かう最大流速が０．５ｍ／ｓ以下の推進流を付与し、かつその推進方向を１０〜６０ｓの周期で周期的に変化させることが可能な電磁攪拌装置を１組以上備えたことを特徴とするストランドプール内での流動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡ならびに介在物系欠陥の少ない高品質の鋳片を製造するための、ストランドプール内での流動を電磁力を用いて制御する方法およびそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造プロセスにおけるストランドプール（ここでは鋳型内湯面から最終凝固位置までの未凝固溶鋼プールを指す）内での流動は、鋳片品質を大きく左右する。そのため、ストランドプール内での流動をいかに制御するかが極めて重要である。電磁力は非接触でプール内での流動を制御できるため、従来から様々な方法が検討されてきた。
【０００３】
リムド鋼やセミキルド鋼鋳造時に発生するＣＯ気泡の発生ならびに捕捉防止を目的としたものでは、鋳型内に設けた電磁攪拌装置により鋳造中から圧延開始までの間に生成されるスケール厚みに相当する凝固層が形成されるまでの部位の凝固界面溶鋼に電磁流動を付与しつつ、浸漬ノズルの吐出孔を電磁流動下において水平または下向きに吐出させる方法（特許文献１）や、浸漬ノズルの吐出孔を前記電磁攪拌装置よりも下方に配置し、鋳型内湯面位置から所定深さ（凝固厚みが少なくとも５ｍｍ形成される間）の凝固界面近傍の溶鋼を全体的にほぼ一定で０．１〜１ｍ／ｓの流速を付与する方法（特許文献２）が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１及び２は、水平断面内で旋回流を付与しかつその流速が過大の場合、鋳型内溶鋼表面を乱すことから凝固界面に膜状の流動を付与することを狙ったものである（図１(a) 参照）。そのため、電磁攪拌装置に印加する周波数は５〜２０Ｈｚの中で高い周波数が好ましいとしている。しかしながら、周波数が増大すると鋳型銅板による磁場ロスや銅板の背面に設けるステンレス板による磁場ロスが大となるため、鋳型銅板厚みや鋳型構造に特殊な細工が必要となる。そのため通常の電磁攪拌では、周波数として３〜６Ｈｚ程度が選択される。その際、凝固界面から２０ｍｍ程度の界面近傍だけでなく溶鋼プール内部まで電磁力が作用する。
【０００５】
加えて、溶鋼の動粘性係数は１×１０-6ｍ2 ／ｓ程度（水と同等）の低粘性の流体であるため、凝固界面近傍に膜状の強制流を付与することは困難である。そのため、凝固界面に膜状の流動を付与するのではなく、水平断面内で旋回流を形成する方法が一般的に用いられる。その結果、ノズル吐出流と攪拌流の干渉やノズル吐出流が短辺に衝突した後の吐出反転流と電磁攪拌による攪拌流とが干渉することがよく発生し、その部位での介在物捕捉防止効果が十分ではないという問題がある（図１(b) 参照）。
【０００６】
特許文献３では、［Ｓ］＜０．０１５％、［Ｃ×Ｏ］＜８×１０-4％2 以下の成分組成の溶鋼を、鋳型または鋳型近傍に設けられた電磁攪拌装置により、１ｍ／ｓ以下の流速で強制的に流動させながら鋳造を行う方法が開示されている。確かに凝固開始位置から完了位置までこのように強攪拌するのが、凝固シェルへの介在物および気泡捕捉防止の観点からは理想的であるが、大がかりな攪拌装置が必要となることは明らかである。
【０００７】
特許文献１及び２では、スケールオフする凝固厚みと同程度の領域に全体的にほぼ一定で０．１〜１ｍ／ｓ程度の流動を付与するとしているが、スケールオフする厚みに相当する部位だけ介在物や気泡の捕捉防止を図るだけでは不十分であり、表面から１０ｍｍ程度までの領域で捕捉防止を達成する必要がある。但しこの場合においても、清浄性を確保するために必要な流速が凝固シェル厚でどのように変化するか不明瞭である。
【０００８】
また、鋳型内における電磁攪拌の他、鋳型よりも下方に位置する電磁攪拌に関するものとして、特許文献４及び５が開示されている。
特許文献４は、浸漬ノズルからの吐出流が短辺部凝固シェルと衝突する位置よりも下方であり、かつ噴流最大浸透深さの下方１ｍの位置よりも上方の位置において、左右の短辺部凝固シェル近傍の溶鋼に電磁攪拌装置により左右交互に上昇流を形成する方法である。  しかしながら、ストランドプール内の温度はプール深さとともに減少していくことになるが、プール深部の過熱度が低い溶鋼を上部まで供給することになるため、低速鋳造の条件では、デッケル性欠陥（地鉄と介在物や気泡等が混じったもの）が凝固シェルに捕捉され、鋼板の欠陥になることがあった。そのため、湯面近傍に付与する電磁攪拌の条件を適正な条件とする必要がある。
【０００９】
また特許文献５においては、鋳型内湯面近傍および鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル吐出孔よりも下方の位置に電磁攪拌装置を設置し、両者の攪拌方向を連動して制御する方法が開示されている。しかしながら、攪拌方向を切り替えると流速が０の時間帯を確実に通過することになる。特に湯面近傍で生成される凝固シェルへの介在物捕捉を防止するためにはある一定流速以上の流速が必要とすると、流速が０の時間帯では介在物捕捉が不可避的に発生することになる。
【特許文献１】特開昭５６−  ４３５５号公報
【特許文献２】特開昭５６−４１０５４号公報
【特許文献３】特開昭５８−７７７５５号公報
【特許文献４】特開平１１−２８５５６号公報
【特許文献５】特開２００３−３９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上述べたように、従来の技術は電磁攪拌による攪拌流と浸漬ノズルからの吐出流および吐出反転流との干渉を回避し、鋼板の表面欠陥となる鋳片内で気泡や介在物の捕捉がなく、かつ、パウダーの巻き込みも生じない、高品質の鋳片を製造する方法ならびに装置を提供するという点では何れも不十分と言え、これらの課題を解決することが本発明の目的である。
さらに、介在物系欠陥に対する要求は年々厳しくなっており、従来に比べて品質欠陥の少ない高品質鋳片への期待は益々高まってきている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の構成は、以下の通りである。
（１）  連鋳ストランドプール内における凝固シェル前面に、湯面からの距離Ｌ（ｍ）、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｓ）に応じて以下の式によって規定される流速Ｕ（ｍ／ｓ）以上の流動を付与することを特徴とするストランドプール内流動の制御方法。
Ｕ≧０．６３ａＫ2/3 （Ｖｃ／Ｌ）1/3 
ここで、ａ＝１２．４（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）
Ｋ：凝固シェル成長速度係数(1.8×10-3〜 3.2×10-3m・s -1/2) 
（２）  前記（１）において、湯面から湯面下１ｍまでの領域では最大流速が１ｍ／ｓ以下の水平断面内で旋回流を連続的に形成し、一方、湯面下１ｍから７ｍまでのいずれかの領域において一方の短辺から他方の短辺に向い、かつその最大流速が0.５ｍ／ｓ以下かつ推進方向が１０〜６０ｓ周期で変化する推進流を付与することで、湯面下１ｍから７ｍまでの領域において凝固シェル前面に平行でかつその流速が周期的に時間変動する流動を付与することを特徴とするストランドプール内流動の制御方法。
（３）  湯面近傍においては、相対する長辺前面に逆向きの推力を付与することで攪拌流速が０．６ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下の水平断面内で旋回流を付与可能な電磁攪拌装置と、湯面下１ｍから７ｍ下方までのいずれかの領域においては、相対する長辺前面に同一方向の推力を付与することで一方の短辺から他方の短辺に向かう最大流速が０．５ｍ／ｓ以下の推進流を付与し、かつその推進方向を１０〜６０ｓの周期で周期的に変化させることが可能な電磁攪拌装置を１組以上備えたことを特徴とするストランドプール内での流動制御装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の連続鋳造方法並びにストランドプール内での流動制御装置を用いることで、気泡ならびに介在物欠陥の少ない高品質の鋳片を製造することができる。本発明方法は連続鋳造機の垂直曲げ型連鋳機にも適用できる。また、鋳片表層部のみ清浄性を改善したい場合には、湯面近傍のみ攪拌流速が０．６ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下の旋回流を付与することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
凝固シェル前面に流動が付与されていれば、凝固シェルへの介在物の捕捉を防止することができる。しかしながら、湯面から最終凝固位置までそのような流動を付与するためには大がかりな装置が必要となる。本発明者らは、先ず、凝固シェルへの介在物捕捉防止に必要な流速について凝固速度との関係について検討した。
凝固シェルへの介在物捕捉を流れによって防止する機構は、以下のように理解される。  一般的に速度勾配をもった流動下の粒子には、速度勾配の平方根に比例した力（Saffmann力）が作用することが知られている（例えば、T.Toh et al:ISIJ.Int.,41(2001),1245.）。鋼の連続鋳造の場合においては、凝固シェル近傍で境界層が形成され、境界層内では凝固シェルからの距離とともに流速は大きくなるため、粒子には凝固シェルから遠ざかる方向に力が作用し、粒子は凝固シェルから離れる方向にある速度（以下、離反速度Ｕｐ）で移動することになる（図２参照）。その際、凝固シェルは鋳造条件に応じた凝固速度Ｖで前方に移動するため、離反速度Ｕｐの方が凝固速度Ｖよりも大きければ、凝固シェルに捕捉されないことになる。
すなわち、介在物捕捉を防止する条件は以下のように表される。
Ｕｐ≧Ｖ  （ここで、Ｕｐ：離反速度、Ｕ：流速、Ｖ：凝固速度）
【００１４】
発明者らは数値解析を行い流速Ｕと離反速度Ｕｐの関係について検討し、介在物捕捉防止条件として以下の関係式を見いだした。ここで、Ｕ（ｍ／ｓ）：流速、Ｖ（ｍ／ｓ）：凝固速度、ａ（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）：係数である。
Ｕ≧ａＶ2/3 
図３に、介在物粒径が１００μｍの場合の捕捉防止に必要な流速を凝固速度との関係で調べた結果を示す。ａは１２．４（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）を用いて計算した結果を示している。
なお、本発明における係数ａの範囲は、欠陥防止のために対象とする介在物径によって変化し、介在物粒径が５０μｍの場合、ａ＝１９．７（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）である。介在物粒径が２００μｍの場合、ａ＝７．８（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）である。ここでは、一般的に１００μｍ以上の介在物の存在が問題とされることが多いため、ａ＝１２．４（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）とする。ここでの係数ａ（ｍ1/3 ・ｓ-1/3）は、溶鋼および介在物の物性値（密度、粘度および介在物径）に基づき規定される係数であり、前述したように介在物径が小さいほど大となる。
【００１５】
実際の連続鋳造の条件では、凝固シェル厚Ｄ（ｍ）、すなわち湯面からの距離Ｌ（ｍ）、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｓ）によって凝固速度が規定される。そのため、湯面からの距離、鋳造速度と必要流速の関係は以下のように表すことができる。
Ｄ＝Ｋ√（Ｌ／Ｖｃ）
Ｖ＝Ｋ／２√（Ｖｃ／Ｌ）
Ｕ≧０．６３ａＫ2/3 （Ｖｃ／Ｌ）1/3 
ここでＤ：凝固シェル厚（ｍ）、ｔ：時間（ｓ）、Ｋ：凝固シェル成長速度係数（ｍ・ｓ-1/2）、Ｌ：湯面からの距離（ｍ）、Ｖｃ：鋳造速度（ｍ／ｓ）である。
【００１６】
上式を用い、かつＫ値として、３．０×１０-3を用いて流速と凝固シェル厚との関係を調査した結果を図４に示す。なお、Ｋ値は鋳型銅板厚み、冷却水量、二次冷却条件、用いるパウダー等によって変化するが、およそ１．８×１０-3〜３．２×１０-3の範囲内である（例えば、第３版「鉄鋼便覧II」製銑・製鋼、日本鉄鋼協会編、p.619 ）。
湯面近傍のような凝固速度が速い場合には、必要流速は０．３ｍ／ｓ程度と極めて速い流速が必要であるが、凝固速度が遅くなるに従い、必要流速は小さくなり、０．０５ｍ／ｓ程度の流速を付与すれば十分捕捉は防止され得ることがわかる。
【００１７】
以下、本知見に基づき、プール上部と下部で凝固シェルへの介在物捕捉防止を図るために、プール内でどのような流動パターンを形成するかについて検討する。
プール上部については、凝固速度が相対的に速いため、およそ０．３ｍ／ｓ以上の流速を鋳片周方向全体の凝固シェル前面に流動を付与する必要がある。そのため、スラブのような矩形断面の場合、水平断面内で旋回流を形成させる方法が好ましい。また、その攪拌流速としては、湯面でおよそ０．３ｍ／ｓ以上の攪拌流速を連続的に付与する必要がある。しかしながら、図１(b) に示したように、ノズル吐出反転流と攪拌流の干渉が起こると、その部位での流動の停滞が起こり、介在物や気泡が捕捉される。
【００１８】
発明者らは、攪拌流速の絶対値が湯面近傍での流動挙動に及ぼす影響について数値解析を行い詳細に検討した。その結果、図５に示すように攪拌流速が０．６ｍ／ｓ以上の攪拌流を付与することができれば、ノズル吐出反転流と攪拌流との干渉はほぼ皆無にできることを知見した。
図５の縦軸に示した流速停滞頻度とは、単位時間あたり何秒間必要流速以下の領域が形成されるかを表したものである。ここで流速０．６ｍ／ｓ以上で効果が顕著となるのは、一般的に湯面での流速は０．２ｍ／ｓ以上０．４ｍ／ｓ以下となるようにノズル条件（浸漬深さやノズル吐出孔の角度、面積）を設定するが、ノズル吐出流が長辺の凝固シェル前面部位に形成する流速は湯面よりも下方で大きくなり、攪拌流速とノズル吐出流によって形成される凝固シェル前面流速とを比較した場合、攪拌流が確実に大きくなるようにするためである。
【００１９】
次に、攪拌流速とパウダー巻き込みの関係を明らかにするため、水モデル実験を行い検討した。パウダーを模擬するため、シリコンオイルを用い、シリコンオイル／水界面状況と攪拌流速の関係について検討した。その結果をもとに、溶鋼／パウダー間での巻き込みが生じる流速を推定した。その結果を図６に示す。攪拌流速が１ｍ／ｓを超えると湯面形状の乱れが大きくなり、湯面上に添加するパウダーの巻き込みを引き起こすことがわかった。以上から、攪拌流速は０．６ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下に設定する。
【００２０】
また、このような強力な攪拌流を付与することで、付随的な効果が生じる。一般的にコイルが設置されている部位では、所定の攪拌流が付与されるが、コイルから離れるに従いその流速は徐々に減少する。発明者らの解析結果によれば、湯面近傍で攪拌流速が０．６ｍ／ｓ以上の攪拌流を形成すると、湯面から１ｍ深さまで凝固シェル前面に攪拌流を付与できる（図７参照）。この効果は、鋳型内上部プールの最も介在物個数の多い領域での凝固シェルへの介在物捕捉を大幅に低減できることを意味する（図７での必要流速は、図４と同一曲線を図示している）。
このように、湯面近傍に０．６ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下の攪拌流速を付与することで、清浄性が要求される鋳片表層部での介在物捕捉を確実に防止できる。
【００２１】
さらに、内部気泡等の内部欠陥を低減させるべく、ストランドプール下部での流動制御方法について検討した。一般的に、Ａｒ気泡ならびに介在物は溶鋼と比較して密度が小さいため、そのプール中での個数密度は湯面近傍で多く、プール深さとともにその個数密度は減少する。加えて、図３，４に示したようにプール深さとともに凝固速度は遅くなるため、必要流速は小さくてよい。しかしながら、凝固シェル厚が１００ｍｍになったとしても流速が０でよいわけではない。そのため、プール上部と異なりできるだけ広範囲にわたって何某かの流動を付与できる方法が好ましい。
【００２２】
連鋳ストランドプール内において広範囲にわたって流動を付与しようとすると、できるだけ循環流の領域を大きくとる必要がある。そのための流動パターンとしては、図８に示すパターンが考えられる。すなわち、一方の短辺から他方の短辺に向けて推進流を付与することで、推進流が衝突する短辺側で上下に流れが分岐した後、それぞれの短辺に沿って上昇あるいは下降する流れを形成し、鉛直断面内で上下に異なる回転方向をもつ循環流を２つ形成することができる。この流動方式が最も広い範囲にわたって流動を付与することができる。
【００２３】
しかしながら、このような流動を定常的に付与すると偏流れとなってしまい、片方の短辺側でノズル吐出流の侵入を助長することになるため好ましくない。そこで、推進方向を周期的に切り替える方法について、水モデル実験を行い検討した。実験では両短辺にホースを取り付け、ホースとポンプを接続し、ポンプで水流を一方の短辺からプール内に送り込むと同時に他方の短辺から抜くことで幅方向に推進する流動を形成した。
【００２４】
その結果、推進方向を切り替えることで、幅方向全体の凝固シェル前面に流動を付与できることがわかった（図９参照）。これは以下の理由による。
一方の短辺に上昇流を他方の短辺で下降流を加えた場合、循環流の中心は幅中央部となり、幅中央部ではいつも流れはよどんでいることになる。しかしながら、ノズル吐出流が短辺に衝突した後、短辺に沿って侵入する下降流が存在し、その状態で一方の短辺では下降流、他方の短辺では上昇流を付与した場合、循環流の中心は幅中央部にはなく、どちらかの短辺側に移動する。その状態で推進方向を切り替えることで、凝固シェル前面のどの部位においても流動を付与することができる。
【００２５】
なお、推進方向を変更すると、流速が０の時間帯を必ず通過することになるが、湯面下１ｍよりも下方の領域であれば、Ａｒ気泡ならびに介在物の個数密度は湯面近傍と比較して圧倒的に小さくなっており、仮に流速が０の時間帯があったとしても凝固シェルに捕捉される確率は極めて低い。加えて、凝固速度が遅いため、仮に介在物が捕捉されつつあったとしても、流れを付与することで介在物を溶鋼プール中へと再度離脱させることができる。すなわち、湯面下１ｍよりも下方の領域ではいつも一定の流動を付与する必要はなく、できるだけ幅広い範囲に亘って、絶えず変動する流動を付与することが鋳片内部品質の改善を図るための必要な流動パターンと言える。
【００２６】
次に、上記目的を達成するために必要な最大推進流速について、水モデル実験を行い検討した。加えて、介在物に見立てたトレーサーを添加し、プール内での状況を調査した。結果を図１０に示す。循環領域内で壁に付着するトレーサーの個数は推進流速が速くなるほど、特に０．２ｍ／ｓを超えると顕著に減少するが、０．５ｍ／ｓを超えると、プール最下端に到達する個数は極端に多くなった。これは、流速が小さければ循環流が及ぶ範囲が小さくなるとともに凝固シェル前面の流速値も当然小さくなる。一方、０．５ｍ／ｓを超えると、下降流による下方への侵入を助長してしまう効果が顕著となり、浮上率が小さくなることによる。なお、０．２ｍ／ｓ未満ではトレーサー個数の低減効果が小さいのは流動の及ぶ範囲が小さいためである。また、トレーサーの軌跡を観察することで循環流の領域を調査すると、最大流速が０．２から０．５ｍ／ｓの範囲においては、推進流を付与する位置から上下それぞれ２〜３ｍ程度まで循環流が形成されることがわかった。
【００２７】
推進方向を切り替える周期について同様に水モデル実験を行い検討した。印加する最大推進流速は０．３ｍ／ｓとした。その結果、図１１に示すように推進流を切り替える周期を１０秒から１分とすることで、気泡の個数を少なくすることができた。
以上の結果から、鋳片表面から内部まで清浄性の高い鋳片を提供するために必要な流動条件は以下のようにまとめることができる（図１２参照）。
【００２８】
先ず、湯面からの距離Ｌ（ｍ）、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｓ）によって、下記（１）式によって規程される流速を付与すること。
Ｕ≧０．６３ａＫ2/3 （Ｖｃ／Ｌ）1/3   …………（１）
そのための方法として、
（Ｉ）鋳型内から湯面下１ｍまで：
1)  湯面近傍において０．６〜１ｍ／ｓの流速の旋回流を連続的に形成すること。
これによって、湯面下１ｍまで（１）式を満足する流動を付与することができる。
（II）湯面下１ｍから７ｍまで：
1)  最大流速が０．５ｍ／ｓ以下の循環流を上下複数形成し、かつその循環方向を周期的に変化させること。
2)  循環流の方向を切り替える周期は、１０〜６０ｓが好ましい。
【００２９】
次に、このような流動を付与するための装置について検討した。
先ず、湯面近傍には対向する長辺前面に逆向きの推力を付与する電磁攪拌装置（コイル(1) ）を設置する。そして、湯面近傍では流速が０．６ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下の流動  （図１３中の細い矢印で図示）を付与する。これによって水平断面内で連続的に旋回する流動を形成することができ、図７に示したように湯面から１ｍまでの深さにおいて凝固シェル厚に応じて必要な流速を凝固シェル前面に付与することができる。
【００３０】
次に湯面下１ｍ位置よりも下方のプールにおいては、周期的に回転方向が変化する大きな循環流を形成する。そのため、長辺各前面に１組の電磁攪拌装置（コイル(2) ）を設置し同一方向の推進力を付与し、推進方向を周期的に切り替える。推進流速の最大値が０．２〜０．５ｍ／ｓの場合、循環流の影響範囲としては、プール上下方向にそれぞれ２〜３ｍ程度となる。そのため、湯面下２〜４ｍ程度に電磁攪拌装置を設置すれば、湯面下１ｍ〜７ｍ程度の領域までその循環流（図１３中のブロック矢印で図示）が形成される。
【００３１】
さらに本発明では、湯面近傍では０．６ｍ／ｓから１ｍ／ｓの攪拌流速を付与する。その結果、湯面下１ｍ程度までは旋回流領域（図１３中の細い矢印で図示）が及ぶ。その状態で、コイル(2) によって推進流を付与した場合、コイル(2) によって形成される循環流（図１３中のブロック矢印で図示）と同方向の攪拌流がコイル(1) によっていずれかの長辺前面に絶えず形成されているため、下段の電磁攪拌装置（コイル(2) ）と湯面近傍に設けた電磁攪拌装置（コイル(1) ）とにより、鉛直断面内での循環流を効率よく形成するとともに、その循環方向を切り替えることが可能となる（図１３参照）。
【００３２】
加えてできるだけ広範囲にわたって循環流領域を形成するには、ストランドプール内の上下異なる２ヶ所の長辺各前面に２組の電磁攪拌装置（コイル(2) 、(3) ）を設置する。  そして１組の電磁攪拌装置においては同一方向の推進力を、上下異なる組では逆向きの推進力を付与し、その推進方向を周期的に切り替える。コイル(2) の設置位置は図１３と同じでよい。その下方に設置する電磁攪拌装置（コイル(3) ）は３〜６ｍ程度離すことが好ましい。これは、それぞれの攪拌装置によって形成される攪拌流の影響は攪拌流速が０．５ｍ／ｓ程度の場合、上下それぞれ２〜３ｍ程度の領域までは影響するため、できるだけ広範囲のストランドプール内溶鋼を攪拌するためには３〜６ｍ程度離すことが最も効果的に攪拌できることによる（図１４参照）。
【実施例】
【００３３】
転炉での精錬と還流式真空脱ガス装置での処理ならびに合金添加により極低炭素鋼を溶製した。この溶鋼を１０．５ｍＲの湾曲型連鋳機で厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍのスラブに鋳造した。鋳造速度は１ｍ／ｍｉｎで、ノズル内にＡｒガスを３Ｎｌ／ｍｉｎ流した。鋳型内の電磁攪拌コイルは湯面での流速が最大１．２ｍ／ｓ付与できるコイルを用い、コイル中心を湯面から１００ｍｍの位置に設置した。
一方、ストランドの電磁攪拌装置に関しては、一段設置の場合は湯面から３．５ｍの位置に電磁攪拌装置を各長辺前面に一組設置、二段設置の場合は、湯面から３．５ｍ位置、７ｍ位置と異なる位置に二組設置した。それぞれ、攪拌流速としては最大０．５ｍ／ｓの流速が付与できるものを用い、二段設置する場合、攪拌方向は上下で逆方向とした。
【００３４】
内部欠陥となる気泡欠陥の評価方法としては、鋳造幅全幅×鋳造長さ方向１０ｍｍのサンプルを切り出し、Ｘ透過写真を撮影し気泡欠陥の分布を調査した。一方、鋳片表層部の介在物個数については、全幅×鋳造方向長さ２００ｍｍのサンプルを鋳片の上面、下面それぞれから切り出し、全幅×長さ２００ｍｍの表面内における介在物を表面から１ｍｍおきに研削、研磨し、１００μｍ以上の介在物個数を調査した。
結果を表１に示した。表１で、攪拌(1) は鋳型内の電磁攪拌コイルの攪拌条件、攪拌(2) はストランドの電磁攪拌装置による攪拌条件を示す。なお、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて操業した際にも、同様な結果を得ることができた。
【００３５】
電磁攪拌装置によって形成される攪拌流速の測定は、得られた鋳片のデンドライト傾角を測定し、以下のＡ−１式に示す傾角θおよび凝固速度ｆと流速ｕの関係式を用いて推算した（岡野ら：鉄と鋼、61(1975)，2982）。
ln u＝（θ＋9.73 ln f ＋33.7）／（1.45 ln f ＋12.5）    （ｕ≦50cm/s）
ln u＝（θ＋4.83 ln f ＋ 7.2）／（0.1  ln f ＋ 5.4）    （ｕ≧50cm/s）
……………  Ａ−１
ｆ  ＝ｋ2 ／１２０δ  ……………  Ａ−２
上式において、ｕ：流速（ｃｍ／ｓ）、ｆ：凝固速度（ｃｍ／ｓ）、θ：鋳片表面の法線に対する偏向角（°）、ｋ：凝固シェル成長速度係数（ｃｍ／ｍｉｎ1/2 ）、δ：凝固シェル厚（ｍｍ）である。
各鋳造速度において、電磁攪拌コイルのコア中心高さに相当するシェル厚δでの傾角を測定した。併せて、その凝固シェル厚での凝固速度ｆをＡ−２式で推算し、Ａ−１式を用いて攪拌流速を推定した。なお、上記推算を行うにあたってｋは２．２ｃｍ／ｍｉｎ1/2 とした。
【００３６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来法（特許文献１，２）による溶鋼の水平断面内における攪拌状態を示す図であり、（ａ）はノズル吐出反転流と膜状攪拌流の状況、（ｂ）は攪拌流と吐出反転流の関係及び旋回流の状況を示す。
【図２】凝固シェル前面での粒子の挙動を示す図。
【図３】本発明（以下同じ）における凝固速度と介在物捕捉防止に必要な流速の関係を示す図。
【図４】凝固シェル厚と介在物捕捉防止に必要な流速との関係を示す図。
【図５】攪拌流速と流動停滞頻度の関係を示す図。
【図６】攪拌流速とパウダー巻込み頻度の関係を示す図。
【図７】攪拌流速と攪拌領域の関係を示す図。
【図８】下部プールでの攪拌流の状態を示す模式図。
【図９】プール内の流動状況を示す模式図であり、（ａ）は反時計回りの攪拌流＋ノズル吐出流、（ｂ）は時計回りの攪拌流＋ノズル吐出流の状況を示す。
【図１０】最大循環流速とトレーサー個数指数の関係を示す図。
【図１１】溶鋼の推進方向切り替え周期とトレーサー個数指数の関係を示す図。
【図１２】湯面からの距離と必要流速及び最大流速の関係を示す図。
【図１３】湯面近傍の電磁攪拌とプール下部に一組の電磁攪拌装置を設けた場合の流動状況を示す模式図であり、（ａ）は鉛直断面、（ｂ）は水平断面を示す。
【図１４】湯面近傍の電磁攪拌とプール下部に二組の電磁攪拌装置を設けた場合の流動状況を示す模式図であり、（ａ）は鉛直断面、（ｂ）は水平断面を示す。
【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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