(57)【要約】【課題】中心偏析が非常に少ない鋳片の製造を可能とする。【解決手段】鋳型１８下端より下方で、鋳造中に、静磁界と交流磁界（移動磁界、振動磁界又は振動のピーク位置が移動する磁界）を鋳片２０の鋳造方向同一位置に重畳して印加するか、又は、静磁界を、鋳片２０の板厚方向と垂直な方向に振動させながら鋳造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型下端より下方で、鋳造中に、静磁界と交流磁界を鋳片の鋳造方向同一位置に重畳して印加しながら鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記交流磁界が、移動磁界であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記交流磁界が、振動磁界であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記交流磁界が、振動のピーク位置が移動する磁界であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項５】
鋳型下端より下方で、鋳造中に、静磁界を、鋳片の板厚方向と垂直な方向に走査しながら鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項６】
鋳型下端より下方の鋳片の鋳造方向同一位置に、静磁界発生装置と、交流磁界発生装置を備えたことを特徴とする鋼の連続鋳造装置。
【請求項７】
鋳型下端より下方に設けられた静磁界発生装置と、
該静磁界発生装置を鋳片の板厚方向と垂直な方向に走査する手段と、
を備えたことを特徴とする鋼の連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法及び装置に係り、特に、鋳片中心部の偏析、いわゆる中心偏析を低減することが可能な鋼の連続鋳造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造においては、図１（Ａ）に全体構成を示す如く、溶鋼１０が、図示しない取鍋からタンディッシュ１４と浸漬ノズル１６を介して水冷式の鋳型１８に注入された後、鋳片（スラブとも称する）２０を鋳造方向に引き抜き、且つ冷却を加えながら、鋳片を連続的に製造する。まず、最初の鋳型部においては、鋳片は鋳型１８と接することによって抜熱し、初期凝固シェルを形成する。その後、鋳型１８を抜けた鋳片２０は、徐々にピンチロール２２によって、鋳造方向に引き抜かれる。その際、鋳片２０は冷却されて、徐々に凝固シェルを厚くし、連鋳機の機長内で凝固を完了させる。
【０００３】
その後、トーチカッター２４により所定の長さに鋳片を切断することにより、鋳片を安定的に、且つ、大量に製造することが可能になっている。
【０００４】
この連続鋳造に際して、鋳片の厚み中心部にマクロ的な偏析が発生すると、鋼の均質性が損なわれ、製品が規格外れになったりする。このように、鋳片の中心偏析を低減することは、例えば、高強度のラインパイプ等のような耐水素誘起割れ鋼を製造する上で極めて重要な問題である。このため、従来から、中心偏析を防止するための方法が数多く報告されている。
【０００５】
従来、連続鋳造操業における中心偏析を防止するために、凝固末期の鋳片を軽圧下すること（軽圧下法）、又は、鋳片の中心部に等軸晶帯を増やすことが、その手段として採用されてきた。そして、等軸晶帯を増やす手段は、更に、低温鋳造法と電磁攪拌法に分類される（非特許文献１）。
【０００６】
これらの方法のうち、軽圧下法は、凝固末期の凝固に伴う体積収縮分を圧下することによって溶鋼の流動を抑制する方法である。
【０００７】
又、低温鋳造法や電磁攪拌法は、鋳片中心部に等軸晶帯を増やすことによって、偏析を分散させる方法である。
【０００８】
低温鋳造法においては、溶鋼の過熱度（溶鋼温度と液相線温度との差）をできるだけ低くして鋳造し、凝固初期の段階で等軸晶を生成させるようにする。
【０００９】
又、電磁攪拌法においては、電磁攪拌によって溶鋼に流動を与えてデンドライトの先端を剪断して凝固核を生成させ、これによって、等軸晶を増やすと共に、この等軸晶を攪拌して結晶を充填性よく配置（結晶と結晶との間にできる間隙をできるだけ少なくする配置）して凝固させるようにする。例えば、特許文献１には、交流磁界を印加することが記載され、特許文献２には、鋳型から引き抜かれた凝固初期の鋳片に静磁界を印加して凝固組織を柱状晶にした後、最終凝固段階直前の鋳片に静磁界を印加しながら軽圧下することが記載され、特許文献３には、鋳造開始から５分以内の凝固界面付近に静磁界を印加してデンドライトの成長を促進させた後、電磁攪拌によりデンドライトを破断させて、鋳片の軸心部に等軸晶を堆積させることが記載され、特許文献４には、低周波交流静止磁界を印加することが記載されている。
【００１０】
又、出願人は、特許文献５で、鋳型に静止磁界と交流磁界を重畳して印加することを提案している。
【００１１】
【非特許文献１】内堀；第１２６回、第１２７回、西記念技術講座「高清浄鋼の現状と将来」、昭和６３年１１、１２月、ｐ．１７〜１９、日本鉄鋼協会
【特許文献１】特開平９−２０６８９７号公報
【特許文献２】特開平６−６０８号公報
【特許文献３】特開平４−３１９０５３号公報
【特許文献４】特開平２−２７４３５０号公報
【特許文献５】特開２００３−１０３３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来技術には、それぞれ問題点がある。
【００１３】
即ち、軽圧下法においては、最終凝固位置における凝固組織の結晶形態が、鋳片上面側では柱状晶が中心位置まで成長しており、一方、下面側では鋳型内や最終凝固以前に発生した凝固核が沈降し、これが堆積することによって生成した分岐柱状晶と言われる形態の結晶が存在している。このように、上下の結晶形態が異なっていると、最終凝固時に凝固殻同士がぶつかり合って一体の鋳片が形成される際に、結晶が隙間なく配置されないので、結晶の充填性が悪い配置部分（隙間がある部分）に未凝固相（濃化溶鋼）が入り、この部分に島状若しくは粒状の偏析ができる（この偏析は、偏析粒の面積が大きい程、その度合が大きい）。
【００１４】
又、低温鋳造法は、溶鋼の過熱温度を低くして鋳造するので、安定した鋳造操業を行なう上では問題がある。即ち、浸漬ノズルの詰まりが起こったり、鋳型内の溶鋼表面に皮張りが起こったり、溶鋼内に介在物が巻き込まれて鋳片品質が著しく低下したりする。
【００１５】
一方、電磁攪拌法においては、攪拌する流速を上げれば、等軸晶が増えるが、溶鋼が流動する領域では、固−液界面の溶質の分配が変わってしまうので、攪拌流速を上げ過ぎると、ホワイトバンドと言われる負偏析帯（平均濃度よりも低い濃度域）が発生する。又、この方法は、攪拌によって偏析粒を小さくして分散させるものであるが、偏析粒を細分化できる度合は十分であるとは言えない。
【００１６】
更に、特許文献１〜３に開示されるような静磁界、あるいは、移動磁界の組み合わせ、又、特許文献４に開示されるような、低周波交流磁界によるデンドライトの分断だけでは、温度場が不均一となり、未だ、近年の品質向上ニーズを満足する中心偏析の低減には不十分であった。
【００１７】
又、特許文献５は、表面欠陥を防止することを目的としており、中心偏析を低減することはできなかった。
【００１８】
本発明は、上記従来技術におけるような問題が発生せず、中心偏析が非常に少ない鋳片の製造が可能な鋼の連続鋳造方法及び装置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】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明においては、凝固前面のデンドライトを破断しつつ、内部溶鋼の流動を抑制するため、静磁界と交流磁界（移動磁界、振動磁界あるいは振動のピーク位置が移動する磁界）を鋳片の鋳造方向同一位置に重畳して印加する。
【００２０】
印加する適正固相率は、中心部の固相率で０．１〜０．８までの広い範囲で効果がある。０．１のような低い固相率では、静磁界で溶鋼の流動を抑制することによる温度分布の均一化の効果が大きく、一方、高固相率の領域では、交流磁界又は振動する静磁界でデンドライト破断による等軸晶率増加の効果が大きい。鋼種の違いや鋳造速度の変化によって、最適な周波数が変化するが、交流磁界と直流磁界を同じ位置で組み合せて印加することにより、上記の２つの相乗効果によって、中間領域の広い固相率範囲で、交流磁界あるいは直流磁界個別の印加よりも大きな偏析低減効果が得られる。
【００２１】
又、交流磁界を印加すると、溶鋼が攪拌されて、温度場が不均一となるが、静磁界を組合せることにより、温度場を均一にできるので、デンドライト破断と均一化が両立できる。
【００２２】
なお、静磁界を鋳片の板厚方向と垂直な方向に走査することによっても、交流磁界と直流磁界を重畳したときと類似の効果が得られ、ゆるやかな流動を誘起させながら、温度が均一化されて、中心偏析が低減される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、鋳片中心部の上面及び下面の双方を同じ結晶形態にして凝固させ、鋳片中心部の結晶形態を柱状晶にすることができる。従って、上記上下面両側の凝固殻（何れも柱状晶）がぶつかり合った際における結晶間の隙間は、等軸晶を生成させた場合よりも少ない。このため、中心偏析低減については、等軸晶を生成させた場合よりも、その効果が大きい。
【００２４】
なお、静磁界を印加しながら凝固させると柱状晶が発達し易い。その理由は、鋳型から引き出された鋳片に静磁界を印加すると、溶鋼の流動が抑制されるので、溶鋼が冷却される過程の熱移動が、対流による熱移動から、主として伝導による熱移動に変わる。このため、鋳片の凝固界面付近では、厚み方向に温度勾配ができると同時に熱拡散が小さくなるので、溶鋼の加熱度が長く保たれる。この結果、鋳型内で生成した凝固核が沈降してきても、上述のように、溶鋼の加熱度が十分に確保されていると、凝固核は、その沈降過程で容易に溶解してしまい、結晶の成長は凝固殻のみから進行して柱状晶になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
本発明の第１実施形態は、図１（Ａ）に示す如く、鋳型１８より下方で、鋳造中の適正固相率の位置に、図１（Ｂ）に示すような、静磁界を印加するための、例えば直流コイル又は永久磁石でなる静磁界発生装置３０と、交流磁界を印加するための、例えば櫛歯状のコア４２、及び、これに巻回されたコイル（図示省略）で構成される多数の電磁石からなる交流磁界発生装置４０を重ねて設けたものである。
【００２７】
前記静磁界発生装置３０は、図２に模式的に示す如く、バルク流速を抑えて温度を均一化させ、デンドライトを成長させる。
【００２８】
一方、前記交流磁界発生装置４０は、例えば図３（Ａ）に示すような、鋳片２０の幅方向に広範囲に亘って移動する移動磁界、又は、図３（Ｂ）に示すような、その場で幅方向に振動する振動磁界、又は、図３（Ｃ）に示すような、振動のピーク位置が移動する磁界を印加することにより、デンドライトを破断する。
【００２９】
このようにして、静磁界と交流磁界を鋳片の同一位置で重ね合わせ、凝固界面をバルク流速を抑えつつ振動させることによって、デンドライトを破断して等軸晶化し、偏析を低減することができる。
【００３０】
なお、前記第１実施形態においては、交流磁界発生装置４０として、櫛歯状コア４２にコイルを巻いたものが用いられていたが、交流磁界発生装置の構成は、これに限定されない。
【００３１】
次に、静磁界発生装置３０を走査することにより交流磁界発生装置を不要とした、本発明の第２実施形態を説明する。
【００３２】
本実施形態は、図４に示す如く、例えば永久磁石３２でなる静磁界発生装置を、鋳片２０の幅方向に複数個（図では４個）設け、これをその場で鋳片２０の板厚方向と垂直な方向（図では左右の幅方向）に振動させることにより、図３（Ｂ）の電磁石による振動磁界と同様の効果を得るようにしたものである。
【００３３】
なお、永久磁石３２を個別に振動させず、永久磁石３２を固定したベース（図示省略）を振動させて、構成を簡略化することができる。
【００３４】
又、永久磁石３２の走査方法は、図３（Ｂ）に対応するものに限定されず、図３（Ａ）又は（Ｃ）のように走査しても良い。
【００３５】
本実施形態においては、第１実施形態のような複雑な形状の磁極及びコイルを組合せた高価な交流磁界発生装置が不要であるので、安価に構成できる。特に、静磁界発生装置を永久磁石で構成した場合には、直流コイル用の電源や配線も不要である。なお、永久磁石３２の代りに直流コイルを用いることもできる。
【００３６】
又、永久磁石３２（静磁界）の走査方向は、鋳片２０の幅方向（図４の左右方向）に限定されず、図５に示す如く、鋳造方向に走査したり、図６に示す如く、鋳片２０の板厚方向と垂直な任意の方向に走査しても良い。更に、静磁界の走査方向は一方向に限定されず、例えば、幅方向と鋳造方向の走査を組合せて、デンドライトの破断を一層確実にすることもできる。
【実施例】
【００３７】
中炭素鋼を湾曲ブルーム連鋳機（鋳型サイズ３００×４００ｍｍ）で鋳造し、鋳片の中心偏析を評価した。偏析は鋳片のＣ断面を研磨・マクロエッチングして、中心偏析部分の面積を定量化し、偏析が殆んど認められないものを０、偏析程度が最も強いものを１として規格化して評価した。
【００３８】
【表１】
2006272357.tif 000003
【００３９】
一般に、鋳造速度の増加とともに、中心偏析は劣化することが知られているが、本発明方法により、鋳造速度が増加しても、偏析の程度が良くなっていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の（Ａ）全体構成図、及び、（Ｂ）磁界発生装置の構成を示す横断面図
【図２】同じく静磁界の作用を示す縦断面図
【図３】同じく交流磁界の作用を示す横断面図
【図４】本発明の第２実施形態で用いられる静磁界発生装置の構成を示す斜視図
【図５】静磁界発生装置の変形例の作用を示す縦断面図
【図６】静磁界発生装置の他の変形例の作用を示す縦断面図
【符号の説明】
【００４１】
１０…溶鋼
１４…タンディッシュ
１６…浸漬ノズル
１８…鋳型
２０…鋳片
２２…ピンチロール
２４…トーチカッター
３０…静磁界発生装置
３２…永久磁石
４０…交流磁界発生装置
４２…コア
【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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