(57)【要約】      （修正有）【課題】  断面が長方形のモールドを用いて電磁撹拌しながら連続鋳造するとき、鋳片に非金属介在物による欠陥が少なく、清浄度の高い鋼を鋳造することができる浸漬ノズルを提供する。【解決手段】  ノズル先端側面に周方向の９０度毎に吐出口３を配して計４つの吐出口３を均等間隔に配した浸漬ノズル１において、隣り合う９０度毎の吐出口３の口径を相違する大きさとし、かつ、一つ置きの１８０度毎の吐出口３の口径を同一の大きさとし、これらの４つの吐出口３のうち小径である２つの吐出口３ｂの開口面積を大径である２つの吐出口３ａの各開口面積の５０％〜９５％とした連続鋳造用の浸漬ノズル１。【選択図】      図１
2006116580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル先端側の側面に周方向の９０度毎に各１つの吐出口を配して計４つの吐出口を均等間隔に配する浸漬ノズルにおいて、隣り合う９０度毎の吐出口の口径を相違する大きさとし、かつ、一つ置きの１８０度毎の吐出口の口径を同一の大きさとし、これらの４つの吐出口のうち小径である２つの吐出口の各開口面積を大径である２つの吐出口の各開口面積の５０％〜９５％としたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項２】
断面長方形のモールド内の溶鋼に電磁攪拌によって旋回流を発生させながら鋳片を連続鋳造する方法において、請求項１に記載の浸漬ノズルを用いてその小径である２つの吐出口の向きを電磁撹拌による溶鋼の旋回流を加速する方向に配置し、その大径である２つの吐出口の向きを電磁撹拌による溶鋼の旋回流を減速する方向に配置してモールド内に注湯することを特徴とする連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引き抜き方向に直角な断面形状が長方形である鋼ブルームの連続鋳造において、電磁攪拌によりモールド内の溶鋼に旋回流を印可しながら連続鋳造する際に非金属介在物の巻き込みを防止しながら連続鋳造する方法およびその方法に使用する連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の連続鋳造、特に溶鋼の連続鋳造においては、モールド内における凝固過程の安定性と、製品の欠陥の原因となる鋳片内の非金属介在物の低減が求められている。このような溶鋼の連続鋳造においては、モールド内に溶鋼を注入する手段として、耐火物製の浸漬ノズルが使用される。この耐火物製の浸漬ノズルには種々の形状のものがあるが、ブルームなどを鋳造する際には、４孔の吐出口を有する浸漬ノズルを用いることが多い。また、連続鋳造時は、偏析防止や介在物の浮上促進などの観点から、図５に示すように、モールド４の外周の電磁撹拌装置５からモールド電磁撹拌（以下、「Ｍ−ＥＭＳ」という。）を印可し、モールド４内の溶鋼６に図６に示す旋回流１０を与えることが必須となっている。しかし、図５に示すように、浸漬ノズル１からの吐出流８はモールド側壁４ａに当たって、図６に示すように反転流９を生成し、その流れがＭ−ＥＭＳによる旋回流１０とメニスカスにおいて衝突して渦１１を発生する。このため、メニスカス上に溶融しているモールドパウダー７が溶鋼６内に巻き込まれて鋳片内にトラップされ、これが非金属介在物の元となることが考えられている。なお、図５において、モールド４内の溶鋼６は引き抜きにつれて周囲に凝固殻６ａが形成される。
【０００３】
したがって、Ｍ−ＥＭＳを印加する連続鋳造方法では、メニスカスの流れを安定化させることが重要であり、このために浸漬ノズルの形状を規定することでメニスカスの流れを安定させる方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この提案のものは、モールド内に挿入される管状の浸漬ノズルからなり、この浸漬ノズルの先端よりの側面に溶鋼を噴出する吐出口を開口すると共に、浸漬ノズルの軸方向の先端面に浸漬ノズルの内径よりも小さな径の補助吐出口を開設している連続鋳造用の浸漬ノズルである。しかし、このものはモールド内メニスカスでの溶鋼置換を想定しておらず、浸漬ノズルの先端面に孔を開けるだけでは、連続鋳片の引き抜き時にプレークアウトを起こす危険性があり、安定した連続鋳造を実現しにくい問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−３２８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、引き抜き方向に直角な断面が長方形であるモールドを使用してＭ−ＥＭＳを印可した状態でブルームを連続鋳造するときに、鋳片内に非金属介在物の巻き込みによる欠陥が少なく、かつ、清浄度の高い鋼を安定して連続鋳造することを可能とする形状の浸漬ノズルを提供し、さらに、その浸漬ノズルを用いた清浄度の高い鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、ノズル先端側の側面に周方向の９０度毎に各１つの吐出口３を配して計４つの吐出口３を均等間隔に配する浸漬ノズル１において、隣り合う９０度毎の吐出口３の口径を相違する大きさとし、かつ、一つ置きの１８０度毎の吐出口３の口径を同一の大きさとし、これらの４つの吐出口３のうち小径である２つの吐出口３ｂの各開口面積を大径である２つの吐出口３ａの各開口面積の５０％〜９５％としたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル１である。
【０００７】
請求項２の発明では、断面長方形のモールド４内の溶鋼６に電磁攪拌によって旋回流１０を発生させながら鋳片２０を連続鋳造する方法において、請求項１に記載の浸漬ノズル１を用いてその小径である２つの吐出口３ｂの向きを電磁撹拌による溶鋼６の旋回流１０を加速する方向１５に配置し、その大径である２つの吐出口３ａの向きを電磁撹拌による溶鋼６の旋回流１０を減速する方向１４に配置してモールド４内に注湯することを特徴とする連続鋳造方法である。
【０００８】
上記の手段の作用について説明すると、請求項１の手段では、吐出口３の口径の開口面積の範囲として、小径である吐出口３ｂの開口面積が大径である吐出口３ａの９５％を超える場合は、吐出口からの流れに差が生じず、Ｍ−ＥＭＳによる溶鋼６の流れに与える影響が、４口が全て同じ大きさの浸漬ノズルを用いた時と変わらないため、メニスカスでの渦１１の発生を緩和する明確な効果が得られず、さらに小径である吐出口３ｂの開口面積が大径である吐出口３ａの５０％未満の場合は、Ｍ−ＥＭＳによる溶鋼６の流れの流速の差が大きすぎ、かえって吐出流８の流速のバランスが悪くなることに加えて、大径である吐出口３ａが閉塞する可能性が高くなることによる。
【０００９】
請求項２の手段では、連続鋳造設備におけるモールド４の長辺４ｂと短辺４ｃの比を１．１〜１．５、望ましくは１．２〜１．３とする長方形のモールド４とするとき、この長方形のモールド４内で溶鋼６をＭ−ＥＭＳすると、Ｍ−ＥＭＳによる溶鋼６の主流は、図２に示すように、ほぼ楕円形の旋回流１０となる。ところで、このＭ−ＥＭＳによる溶鋼６の旋回流１０を生じている状態のモールド４内では、図３に示すように、旋回流１０がモールド４の短辺４ｃから長辺４ｂに替わる部分では吐出流８を減速する旋回流１０となる。この替わる部分を図３で流れの減速箇所１２として示している。一方、モールド４の長辺４ｂから短辺４ｃに替わる部分では吐出流８を加速する旋回流１０となり、この替わる部分を図３で流れの加速箇所１３で示している。
【００１０】
そこで、Ｍ−ＥＭＳによるこの旋回流１０を生じている状態で、浸漬ノズル１の周囲に４つの同じ大きさの口径の吐出口３を均等間隔に配した浸漬ノズル１を使用し、吐出口３をモールド４の隅部に向けて溶鋼６をモールド４内に吐出するとき、これらの４つの吐出口３のうち、対向する２つ吐出口３は吐出流８を旋回流１０の減速する方向１４に、残りの他の対向する２つの吐出口３は吐出流８を旋回流１０の加速する方向１５にそれぞれ向くこととなり、吐出流８に結果的に強弱が生じる。このうちの強い吐出流８はモールド側壁４ａに当たった後に溶鋼６のメニスカスの部分で反転流９となり、それらの流れが表面でのＭ−ＥＭＳによる旋回流１０と衝突して渦１１を発生する。この発生した渦１１は溶鋼６の表面上のモールドパウダー７を溶鋼６内に巻き込み、得られた鋳片２０に非金属介在物を含有する原因になると考えられている。
【００１１】
そこで、図３に示すように、請求項２の手段では、浸漬ノズル１の吐出口３が小径の２つと大径の２つからなる計４つの吐出口３のうち、吐出流８が加速される方向を吐出口３の小径からの流れの向き１７とし、これに小径の吐出口の向き１８を合わせ、吐出流８が減速される方向を吐出口３の大径からの流れの向き１６とし、これに大径の吐出口の向き１９とすることで、モールド４内での４つの吐出口３から出る流れの強さを均一になるようにし、メニスカスでの渦１１の発生を緩和し、モールドパウダー７の鋳片２０中への巻き込みによる非金属介在物を減少するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明における大径の吐出口と小径の吐出口を交互に計４つを均等にノズル周辺に配した浸漬ノズルとし、この浸漬ノズルを使用して長方形のモールドに連続鋳造することにより、モールドパウダーに起因する鋳片内の欠陥の低減を図ることができ、清浄度の高い鋼を連続鋳造することができるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について、以下の実施の形態を通じて詳細に説明する。浸漬ノズル１から溶鋼６を断面が４９０ｍｍＸ３８０ｍｍの内径の長方形のモールド４に注湯し、モールド４内の溶鋼６をモールド４の周囲の電磁撹拌装置５により電磁撹拌しながら、鋳造速度０．５ｍ／ｍｉｎで鋳片２０に連続鋳造する。この場合に使用した浸漬ノズル１の先端部の形状を図１に示す。さらに、この浸漬ノズル１のノズル仕様とこの浸漬ノズル１を用いて連続鋳造した鋳片２０に巻き込まれた非金属介在物の個数をパウダー介在物指数として表１に示す。
【００１４】
使用した浸漬ノズル１の大径の吐出口３ａの口径は、表１の大径吐出口径（ｍｍ）で示す。この見方を、例として比較例１で説明すると、比較例１の５０×３０，ｒ＝１５は、図４に示す縦長の長孔３ｃからなる大径の吐出口３ａを示し、この場合、長孔３ｃの縦径３ｄが５０ｍｍ、横径３ｅが３０ｍｍからなる縦長の長孔３ｃを示している。さらにこの長孔３ｃの４隅のアールが１５ｍｍであること示している。この表１では、使用した浸漬ノズル１のノズル内径２は全てφ６０ｍｍである。なお、表１の大径吐出口径の欄において、例えば比較例４で、φ４０とのみ記載されているものは、大径の吐出口３ａの形状が円孔でその直径が４０ｍｍであることを示している。
【００１５】
【表１】
2006116580.tif 000003
【００１６】
なお、表１のパウダー介在物指数は、上記の浸漬ノズル１を使用して具体的にはφ１６７ｍｍの鋳片２０を連続鋳造し、この鋳片２０の中心から４０ｍｍの位置を中心とした４０ｍｍＸ４０ｍｍで長さ７０ｍｍのテストピースを切り出し、それらをスライム溶解したのち、スライム溶解で抽出された３７μｍ以上の非金属介在物のうち、ＥＰＭＡを用いて、モールドパウダー成分である、Ｎａ2Ｏ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯの各酸化物を含んでいる非金属介在物の個数を数え、比較例１のその個数を１００とする指数で表し、これと対比してそれぞれの比較例及び本発明例の非金属介在物の個数の割合を表したものである。
【００１７】
本発明では、パウダー介在物指数は８０以下となることが望ましい。比較例１、２、４、６、８のように浸漬ノズル１の吐出口３の口径が小径の吐出口３ｂと大径の吐出口３ａの面積比が９５％を超える場合や、比較例３、５、７、９の様に吐出口３の口径が小径の吐出口３ｂと大径の吐出口３ａの面積比が５０％未満の場合は、メニスカスでの渦１１の発生の抑制ができず、モールドパウダー系の非金属介在物が鋳片２０中に高いことを示している。
【００１８】
また、本発明例１〜５のように、吐出口３の口径が小径の吐出口３ｂと大径の吐出口３ａの面積比を５０〜９５％とすることで、吐出流８の均一化が図れる結果、メニスカスでの渦１１の発生が抑制され、モールドパウダー系の非金属介在物の個数が鋳片２０中で低減されていることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の浸漬ノズルの先端部を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明における長方形のモールド内の電磁撹拌による旋回流と浸漬ノズルの吐出口の向きを示す模式的平面図である。
【図３】本発明における長方形のモールド内の電磁撹拌による旋回流と浸漬ノズルからの吐出流の向きを示す模式的平面図である。
【図４】本発明の浸漬ノズルの大径の吐出口の形状を模式的に説明する図である。
【図５】従来の浸漬ノズルを備えたモールド内を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の長方形のモールド内の溶鋼の流れを模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  浸漬ノズル
２  ノズル内径
３  吐出口
３ａ  大径の吐出口
３ｂ  小径の吐出口
３ｃ  長孔
３ｄ  縦径
３ｅ  横径
４  モールド
４ａ  モールド側壁
４ｂ  長辺
４ｃ  短辺
５  電磁撹拌装置
６  溶鋼
６ａ  凝固殻
７  ７モールドパウダー
８  吐出流
９  反転流
１０  旋回流
１１  渦
１２  流れの減速箇所
１３  流れの加速箇所
１４  減速する方向
１５  加速する方向
１６  大径からの流れの向き
１７  小径からの流れの向き
１８  小径の吐出口の向き
１９  大径の吐出口の向き
２０  鋳片
【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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