(57)【要約】【課題】アルミニウム脱酸が行われた溶融金属の鋳造時におけるタンディッシュから鋳型へのノズルの閉塞を防止しつつ溶融金属を鋳造した金属片における表面欠陥を低減する連続鋳造方法を提供する。【解決手段】タンディッシュ１０１内に延びるロングノズル３が取鍋２に設けられた連続鋳造装置１００を用いてアルミニウム脱酸が行われたステンレス溶鋼１を鋳造する連続鋳造方法では、注出口３ａを注入したステンレス溶鋼１に浸漬させつつロングノズル３を通じてタンディッシュ１０１内にステンレス溶鋼１を注入すると共に、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼１を鋳型１０５に注入する。さらに、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼１の表面を覆うようにＴＤパウダー５を散布し、ステンレス溶鋼１の周囲に窒素ガスを供給し、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼１にカルシウム含有物を加える。そして、鋳造後のステンレス溶鋼１の表面を研削する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋内のアルミニウム脱酸が行われた溶融金属をタンディッシュ内に注入し、前記タンディッシュ内の前記溶融金属を前記鋳型に連続注入して金属片を鋳造する連続鋳造方法において、
前記取鍋内の前記溶融金属を前記タンディッシュ内に注入するための注入ノズルとして、前記タンディッシュ内に延びるロングノズルを前記取鍋に設けるロングノズル設置ステップと、
前記ロングノズルの注出口を前記タンディッシュ内に注入された前記溶融金属に浸漬させつつ、前記ロングノズルを通じて前記タンディッシュ内に前記溶融金属を注入すると共に、前記タンディッシュ内の前記溶融金属を前記鋳型に注入する鋳造ステップと、
前記タンディッシュ内の前記溶融金属の表面を覆うようにタンディッシュパウダーを散布する散布ステップと、
前記タンディッシュパウダーを散布した前記溶融金属の周囲にシールガスとして窒素ガスを供給するシールガス供給ステップと、
前記タンディッシュ内に貯留されている前記溶融金属にカルシウム含有物を加えるカルシウム含有物付加ステップと、
鋳造された前記金属片の表面を研削する研削ステップと
を含む連続鋳造方法。
【請求項２】
前記溶融金属はチタンを成分として含有する請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記カルシウム含有物は、カルシウム含有ワイヤであり、前記カルシウム含有ワイヤは、前記タンディッシュパウダーが散布された前記溶融金属に加えられる請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記タンディッシュパウダーを散布する前では、シールガスとしてアルゴンガスを前記タンディッシュ内の前記溶融金属の周囲に供給する請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の一種であるステンレス鋼の製造工程では、電気炉で原料を溶解して溶銑が生成され、生成された溶銑は、転炉、真空脱ガス装置でステンレス鋼の特性を低下させる炭素を除去する脱炭処理等を含む精錬が行われて溶鋼とされ、その後、溶鋼が連続鋳造されることによって凝固して板状のスラブ等を形成する。なお、精錬工程では、溶鋼の最終的な成分の調整が行われる。
【０００３】
連続鋳造工程では、溶鋼は、取鍋からタンディッシュに注がれ、さらに、タンディッシュから連続鋳造用の鋳型の中に注がれて鋳造される。このとき、最終的な成分調整後の溶鋼が、大気中の窒素や酸素と反応して窒素の含有量を増大させることや酸化されるのを防ぐために、タンディッシュ内における取鍋から鋳型に至る溶鋼の周囲には、溶鋼表面を大気から遮断するシールガスが供給される。
例えば、特許文献１には、シールガスとしてアルゴンガスを使用する連鋳（連続鋳造）スラブの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２８４９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の製造方法のように、シールガスとしてアルゴンガスを使用すると、溶鋼内に取り込まれたアルゴンガスが、スラブにおいて、その表面及び内部にわたって気泡として残る。この気泡を含む部位は、スラブの品質を損なうものであるため、スラブ表面から気泡が形成されている部位までの表面欠陥部位をスラブ全体にわたって表面研削して除去する必要があり、コストが増大するという問題がある。
【０００６】
また、ステンレス鋼には、酸化しやすいチタン等を成分として含む鋼種がある。このような鋼種のステンレス鋼の精錬工程では、脱炭素用に吹精される酸素とチタンとの反応を防ぐために、酸素とさらに反応しやすいアルミニウムを添加して溶鋼中の酸素を除去するアルミニウム脱酸が行われる。アルミニウムは、酸素と反応してアルミナとなることによって、溶鋼中の酸素を取り除く。しかしながら、アルミナの融点は２０２０℃と高いため、溶鋼中のアルミナは、溶鋼の温度が低下する鋳造工程で析出し、タンディッシュから鋳型へのノズルの内壁に付着・堆積して閉塞させることや、固化したスラブ内で大型介在物としてスラブの表面及びその内部に存在して表面欠陥を招くという問題を生じる。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、アルミニウム脱酸が行われた溶鋼（溶融金属）の鋳造時におけるタンディッシュから鋳型へのノズルの閉塞を防止しつつ、溶鋼を鋳造したスラブ（金属片）における表面欠陥の低減を図る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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係る連続鋳造方法は、取鍋内のアルミニウム脱酸が行われた溶融金属をタンディッシュ内に注入し、タンディッシュ内の溶融金属を鋳型に連続注入して金属片を鋳造する連続鋳造方法において、取鍋内の溶融金属をタンディッシュ内に注入するための注入ノズルとして、タンディッシュ内に延びるロングノズルを取鍋に設けるロングノズル設置ステップと、ロングノズルの注出口をタンディッシュ内に注入された溶融金属に浸漬させつつ、ロングノズルを通じてタンディッシュ内に溶融金属を注入すると共に、タンディッシュ内の溶融金属を鋳型に注入する鋳造ステップと、タンディッシュ内の溶融金属の表面を覆うようにタンディッシュパウダーを散布する散布ステップと、タンディッシュパウダーを散布した溶融金属の周囲にシールガスとして窒素ガスを供給するシールガス供給ステップと、タンディッシュ内で貯留されている溶融金属にカルシウム含有物を加えるカルシウム含有物付加ステップと、鋳造された金属片の表面を研削する研削ステップとを含む。
【０００９】
溶融金属はチタンを成分として含有してもよい。
カルシウム含有物は、カルシウム含有ワイヤであり、カルシウム含有ワイヤは、タンディッシュパウダーが散布された溶融金属に加えられてもよい。
タンディッシュパウダーを散布する前では、シールガスとしてアルゴンガスをタンディッシュ内の溶融金属の周囲に供給してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る連続鋳造方法によれば、アルミニウム脱酸が行われた溶融金属の鋳造時におけるタンディッシュから鋳型へのノズルの閉塞を防止しつつ、溶融金属を鋳造した金属片における表面欠陥を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態に係る連続鋳造方法で用いる連続鋳造装置の構成を示す模式図である。
【図２】連続鋳造時における図１のタンディッシュの状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態
以下、この発明の実施の形態に係る連続鋳造方法について添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、二次精錬工程でアルミニウム脱酸を必要とするステンレス鋼の１つであるチタン（Ｔｉ）を成分として含有するステンレス鋼の連続鋳造方法について説明する。
【００１３】
まず、ステンレス鋼の製造は、溶解工程、一次精錬工程、二次精錬工程、及び鋳造工程がこの順で実施されて行われる。
溶解工程では、ステンレス製鋼用の原料となるスクラップや合金が電気炉で溶解されて溶銑が生成され、生成された溶銑は転炉に注銑される。次の一次精錬工程では、転炉内の溶銑に酸素を吹精することによって含有されている炭素を除去する粗脱炭処理が行われ、それによりステンレス溶鋼と酸化物及び不純物を含むスラグとが生成する。また、一次精錬工程では、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分に近づけるために合金を投入する成分の粗調整も実施される。さらに、一次精錬工程で生成したステンレス溶鋼は、取鍋に出鋼されて二次精錬工程に移される。
【００１４】
二次精錬工程では、ステンレス溶鋼は、取鍋と共に真空酸素脱炭装置（真空脱ガス装置、ＶＯＤとも呼ばれ、以下、ＶＯＤと称す）内に入れられ、仕上げ脱炭処理、最終的な脱硫、酸素・窒素・水素などの脱ガス処理、及び介在物の除去等がなされる。そして、ステンレス溶鋼が上述の処理を受けることによって、製品としての目的の特性を有するステンレス溶鋼が生成する。なお、二次精錬工程では、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分にさらに近づけるために合金を投入する、成分の最終的な調整も実施される。
【００１５】
図１を参照すると、鋳造工程では、取鍋２がＶＯＤから取り出されて連続鋳造装置（ＣＣ）１００にセットされる。取鍋２内のステンレス溶鋼１は、連続鋳造装置１００に注ぎ込まれ、さらに連続鋳造装置１００が備える鋳型１０５によって、例えば金属片としてスラブ状のステンレス鋼片１ｃに鋳造される。鋳造されたステンレス鋼片１ｃは、次の図示しない圧延工程において、熱間圧延又は冷間圧延され熱間圧延鋼帯又は冷間圧延鋼帯とされる。
ここで、ステンレス溶鋼１は、溶融金属を構成している。
【００１６】
さらに、連続鋳造装置（ＣＣ）１００の構成の詳細を説明する。
図１を引き続き参照すると、連続鋳造装置１００は、取鍋２から送られるステンレス溶鋼１を一時的に貯留しつつ鋳型１０５に送るための容器であるタンディッシュ１０１を有している。タンディッシュ１０１は、上部が開放した本体１０１ｂと、本体１０１ｂの開放した上部を閉鎖し外部と遮断する上蓋１０１ｃと、本体１０１ｂの底部から延びる浸漬ノズル１０１ｄとを有している。そして、タンディッシュ１０１では、本体１０１ｂ及び上蓋１０１ｃによってこれらの内部に閉鎖された内部空間１０１ａが形成される。浸漬ノズル１０１ｄは、入口１０１ｅで本体１０１ｂの底部から内部空間１０１ａ内に開口している。
【００１７】
また、取鍋２は、タンディッシュ１０１の上方にセットされ、取鍋２の底部には、上蓋１０１ｃを貫通して内部空間１０１ａ内に延びる注入ノズルとしてのロングノズル３が接続されている。そして、ロングノズル３の下方先端の注出口３ａが、内部空間１０１ａで開口している。また、ロングノズル３と上蓋１０１ｃとの間は、シールされて気密性が保たれている。
【００１８】
上蓋１０１ｃには、複数のガス供給ノズル１０２が設けられている。ガス供給ノズル１０２は、図示しないガスの供給源に接続されており、内部空間１０１ａ内に上方から下方に向かって所定のガスを送出する。また、ロングノズル３は、この所定のガスがその内部に供給されるように構成されている。
【００１９】
さらに、上蓋１０１ｃには、内部空間１０１ａ内に上方から下方に向かってタンディッシュパウダー（以下、ＴＤパウダーと呼ぶ）５を送出するためのパウダノズル１０３が設けられている。パウダノズル１０３は、図示しないＴＤパウダー供給源に接続されている。なお、ＴＤパウダー５は、合成スラグ剤等からなり、ステンレス溶鋼１の表面を覆うことによって、ステンレス溶鋼１の表面の酸化防止作用、ステンレス溶鋼１の保温作用、ステンレス溶鋼１の介在物を溶解吸収する作用等を、ステンレス溶鋼１に対して奏する。
【００２０】
また、浸漬ノズル１０１ｄの上方には、上下方向に移動可能な棒状のストッパ１０４が設けられており、ストッパ１０４は、上蓋１０１ｃを貫通してタンディッシュ１０１の内部空間１０１ａから外部にわたって延在している。
ストッパ１０４は、下方に移動することによってその先端で浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅを閉鎖することができる他、入口１０１ｅを閉鎖した状態から上方に引き上げられることによって、引き上げ量に応じて入口１０１ｅの開口面積を調節し、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼１を浸漬ノズル１０１ｄ内に流入させると共に流入量を制御することができるように構成されている。また、ストッパ１０４と上蓋１０１ｃとの間は、シールされて気密性が保たれている。
【００２１】
また、タンディッシュ１０１の底部から外部に突出する浸漬ノズル１０１ｄの先端１０１ｆは、下方の鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に延在し、その側方で開口している。
貫通穴１０５ａは、矩形断面を有し上下に鋳型１０５を貫通している。貫通穴１０５ａは、その内壁面が図示しない一次冷却機構によって水冷されるように構成され、内部のステンレス溶鋼１を冷却して凝固させ所定の断面の鋳片１ｂを形成する。
さらに、鋳型１０５の貫通穴１０５ａの下方には、鋳型１０５によって形成された鋳片１ｂを下方に引き出して移送するためのロール１０６が間隔をあけて複数設けられている。また、ロール１０６の間には、鋳片１ｂに対して散水して冷却するための図示しない二次冷却機構が設けられている。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る連続鋳造方法による連続鋳造装置１００及びその周辺の動作を説明する。
図１及び図２をあわせて参照すると、二次精錬工程後、図示しないＶＯＤから取り出された、Ｔｉを成分として含むステンレス溶鋼１を収容している取鍋２は、連続鋳造装置１００におけるタンディッシュ１０１の上方に設置される。
【００２３】
なお、二次精錬工程において、ステンレス溶鋼には、仕上げ脱炭処理、最終的な脱硫、酸素・窒素・水素などの脱ガス処理、及び介在物の除去、成分であるＴｉの添加等がなされる。
仕上げ脱炭処理では、ステンレス溶鋼に酸素が吹精され、ステンレス溶鋼中の炭素は、吹精された酸素と反応して一酸化炭素に酸化されることによって除去される。このため、二次精錬工程でのステンレス溶鋼は、炭素と未反応のものを含んだ酸素を含有している。そして、上述のような酸素の脱ガス処理において、酸素と反応しやすいＴｉを添加する前のステンレス溶鋼に対して、脱酸剤（脱酸素剤）として、Ｔｉよりも酸素との反応性が高いアルミニウム（Ａｌ）含有合金が添加される。Ａｌ含有合金中のＡｌは、ステンレス溶鋼中の酸素と反応してアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）となり、Ａｌ２Ｏ３の多くはステンレス溶鋼中で凝集してスラグとなって分離され、一部がステンレス溶鋼中に残る。つまり、ステンレス溶鋼では、Ａｌ含有合金を加えて含有酸素を除去した後、成分であるＴｉが添加される。これにより、Ａｌがステンレス溶鋼中でＴｉよりも先に酸素と反応して除去するため、Ｔｉの酸化が抑制される。
【００２４】
アルミニウム脱酸が行われたステンレス溶鋼１を含む取鍋２がタンディッシュ１０１に設置された連続鋳造装置１００において、取鍋２の底部にロングノズル３が取り付けられ、ロングノズル３における注出口３ａを有する先端がタンディッシュ１０１の内部空間１０１ａに延びている。このとき、ストッパ１０４は、浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅを閉鎖している。
【００２５】
次に、ガス供給ノズル１０２からタンディッシュ１０１の内部空間１０１ａ内に、シールガス４として不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガス４ａが噴射されると共に、ロングノズル３の内部にもＡｒガス４ａが供給される。これによって、内部空間１０１ａ及びロングノズル３内に存在していた不純物を含む空気が、タンディッシュ１０１の外部に押し出され、内部空間１０１ａ及びロングノズル３内はＡｒガス４ａで満たされる。つまり、取鍋２からタンディッシュ１０１の内部空間１０１ａが、Ａｒガス４ａで満たされる。
【００２６】
その後、取鍋２に設けられた図示しないバルブが開放され、取鍋２内のステンレス溶鋼１が、重力の作用によってロングノズル３内を流下し、内部空間１０１ａ内に流入する。つまり、タンディッシュ１０１内は、図２の工程Ａに示す状態となる。
このとき、流入したステンレス溶鋼１は、内部空間１０１ａに充満するＡｒガス４ａによって周囲がシールされ空気と接触しないため、空気中に含まれ且つステンレス溶鋼１への溶解性を有する窒素（Ｎ２）のステンレス溶鋼１への溶け込みによるＮ２成分の増加が抑制される。これにより、窒素成分（Ｎ）とステンレス溶鋼１に成分として含有されるＴｉとが接触して反応することによるＴｉＮの生成が抑えられる。なお、ＴｉＮは、クラスター化してステンレス溶鋼１中で大型介在物（例えば、２３０μｍの径程度）として存在するようになる。しかしながら、ＴｉＮによる大型介在物の発生が抑えられるため、冷却されて固化したステンレス溶鋼１内でも、ＴｉＮが大型介在物として析出することが抑えられる。
【００２７】
また、タンディッシュ１０１内では、ロングノズル３の注出口３ａから流下するステンレス溶鋼１が溜まっているステンレス溶鋼１の表面１ａをたたき込むことによって、少量であるがＡｒガス４ａがステンレス溶鋼１に巻き込まれて混入する。しかしながら、Ａｒガス４ａは、ステンレス溶鋼１と反応を起こしたりしない。
【００２８】
そして、タンディッシュ１０１内では、次々に流入するステンレス溶鋼１によって、その表面１ａが上昇する。上昇する表面１ａがロングノズル３の注出口３ａの近傍となると、注出口３ａから流下するステンレス溶鋼１による表面１ａのたたき込みが小さくなり周囲の気体の巻き込み量も少なくなるため、パウダノズル１０３からステンレス溶鋼１の表面１ａに向かって、ＴＤパウダー５が散布される。ＴＤパウダー５は、表面１ａ上の全体を覆うように散布される。
【００２９】
ＴＤパウダー５の散布後、ガス供給ノズル１０２からは、Ａｒガス４ａに換えて、不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガス４ｂが噴射される。これにより、タンディッシュ１０１の内部空間１０１ａ内では、Ａｒガス４ａが外部に押し出され、ＴＤパウダー５とタンディッシュ１０１の上蓋１０１ｃとの間の領域が、Ｎ２ガス４ｂで満たされる。
【００３０】
このとき、ステンレス溶鋼１の表面１ａ上に層状に堆積したＴＤパウダー５が、ステンレス溶鋼１の表面１ａとＮ２ガス４ｂとの接触を遮断し、Ｎ２ガス４ｂのステンレス溶鋼１への溶け込みを防ぐ。これにより、ステンレス溶鋼１に成分として含有されているＴｉと窒素成分（Ｎ）との接触が抑制されてＴｉＮの生成が抑制されるため、ステンレス溶鋼１中におけるＴｉＮによる大型介在物の発生が抑えられ、冷却されて固化したステンレス溶鋼１内においても、ＴｉＮが大型介在物として析出することが抑えられる。
【００３１】
また、二次精錬工程では、脱酸処理で発生したＡｌ２Ｏ３の一部がスラグとして分離せずにステンレス溶鋼１中に残留する。Ａｌ２Ｏ３は、融点が２０２０℃と高いため、ステンレス溶鋼１中で析出してクラスター化し、固化後のステンレス溶鋼１中でも大型介在物として存在するようになる。さらに、Ａｌ２Ｏ３は、ステンレス溶鋼１中で析出することによって、浸漬ノズル１０１ｄの内側及びその近傍に付着・堆積し浸漬ノズル１０１ｄを閉塞させることもある。
【００３２】
このため、ＴＤパウダー５の散布後のステンレス溶鋼１に対して、カルシウム含有物である線状のカルシウム含有ワイヤ（以下、Ｃａ含有ワイヤと呼ぶ）６が投入される。Ｃａ含有ワイヤ６は、タンディッシュ１０１の外部から上蓋１０１ｃを貫通して内部空間１０１ａ内に延在し、ＴＤパウダー５の層を貫通してステンレス溶鋼１中に浸漬させるように配置される。なお、Ｃａ含有ワイヤ６として、カルシウムワイヤ（Ｃａワイヤ）、カルシウムシリコンワイヤ（ＣａＳｉワイヤ）等がある。
【００３３】
Ｃａ含有ワイヤ６は、含有するＣａとＡｌ２Ｏ３とを反応させ、Ａｌ２Ｏ３をアルミン酸カルシウム（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）に変化させる。なお、Ｃａ含有ワイヤ６は、Ａｌ２Ｏ３との反応で分解して消失してしまうため、反応の経過に合わせてステンレス溶鋼１中に順次送り出される。
そして、生成した１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３は、Ａｌ２Ｏ３の融点よりも大幅に低い１４００℃の融点を有しており、ステンレス溶鋼１中で溶解して分散する。このため、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３は、ステンレス溶鋼１中において、Ａｌ２Ｏ３のように大型介在物として析出するようなことがなく、さらに、浸漬ノズル１０１ｄの内側及びその近傍に析出・付着してこれを閉塞させるということもない。
【００３４】
しかしながら、Ｃａ含有ワイヤ６がステンレス溶鋼１に挿入されて溶解しＡｌ２Ｏ３と反応することによって、Ｃａ含有ワイヤ６の投入部位のＴＤパウダー５の層が乱される。この乱れた部位でＮ２ガス４ｂとステンレス溶鋼１中のＴｉとが接触して反応し、僅かであるがＴｉＮがステンレス溶鋼１中に形成される。この形成されたＴｉＮは、生成量が少ないため、冷却されて固化したステンレス溶鋼１において表面近傍のごく浅い領域で析出する。
【００３５】
従って、ステンレス溶鋼１は、Ｎ２ガス４ｂの溶け込みによるＴｉＮの析出量が低く抑えられつつ、Ａｌ２Ｏ３の析出が抑制される。また、Ｃａ含有ワイヤ６はタンディッシュ１０１内の鋳造される直前のステンレス溶鋼１に投入されるため、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３が析出した場合においても溶解して分散される。
【００３６】
また、タンディッシュ１０１の内部空間１０１ａ内では、上昇する表面１ａがロングノズル３の注出口３ａをステンレス溶鋼１に浸漬させ、さらに内部空間１０１ａにおけるステンレス溶鋼１の深さが所定深さＤとなると、ストッパ１０４が上昇される。それにより、内部空間１０１ａ内のステンレス溶鋼１が、浸漬ノズル１０１ｄ内を通って鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に流入し、鋳造が開始する。また、同時に、取鍋２内のステンレス溶鋼１は、ロングノズル３を通って内部空間１０１ａに継続して注出され、内部空間１０１ａには新たなステンレス溶鋼１が補充される。このとき、タンディッシュ１０１内は、図２の工程Ｂに示すような状態となる。
鋳造中、タンディッシュ１０１では、ロングノズル３の注出口３ａをステンレス溶鋼１に浸漬させつつ、ステンレス溶鋼１が所定深さＤの近傍の深さを維持し、ステンレス溶鋼１の表面１ａがほぼ一定の位置になるように、浸漬ノズル１０１ｄからのステンレス溶鋼１の流出量及びロングノズル３を通じたステンレス溶鋼１の流入量が調節される。
【００３７】
なお、内部空間１０１ａにおけるステンレス溶鋼１の深さが所定深さＤのとき、ロングノズル３は、注出口３ａがステンレス溶鋼１の表面１ａから約１００〜１５０ｍｍの深さとなるように、ステンレス溶鋼１に貫入していることが好ましい。上記の深さよりも深くロングノズル３が貫入すると、内部空間１０１ａに溜まっているステンレス溶鋼１の内圧による抵抗によって、注出口３ａからのステンレス溶鋼１の注出が困難になる。一方、上記の深さよりも浅くロングノズル３が貫入すると、鋳造時に所定の位置付近に維持するように制御されるステンレス溶鋼１の表面１ａが変動して注出口３ａが露出することがあり、この場合、注出されたステンレス溶鋼１が表面１ａをたたき込み、Ｎ２ガス４ｂを巻き込み混入させる可能性があるためである。
【００３８】
また、鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に流入したステンレス溶鋼１は、貫通穴１０５ａを流通する過程で図示しない一次冷却機構によって冷却され、貫通穴１０５ａの内壁面側を凝固させて凝固シェル１ｂａを形成する。なお、貫通穴１０５ａの内壁面には、浸漬ノズル１０１ｄの先端１０１ｆ側からモールドパウダーが供給される。モールドパウダーは、ステンレス溶鋼１の表面でスラグ溶融化する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼１の表面の酸化を防止する、鋳型１０５と凝固シェル１ｂａとの間を潤滑する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼１の表面を保温する等の役割を果たす。
【００３９】
凝固シェル１ｂａとその内部の未凝固のステンレス溶鋼１とによって鋳片１ｂが形成され、鋳片１ｂは、ロール１０６によって両側から挟まれて下方に向かって引き出される。引き出された鋳片１ｂは、ロール１０６の同士の間を通って送られる過程で、図示しない二次冷却機構によって散水冷却され、内部のステンレス溶鋼１を完全に凝固させる。これにより、鋳片１ｂがロール１０６によって鋳型１０５から引き出されつつ、新たな鋳片１ｂが鋳型１０５内で形成されることで、鋳型１０５からロール１０６の延在方向の全体にわたって連続する鋳片１ｂが形成される。さらに、ロール１０６により送り出された鋳片１ｂが切断されることによって、スラブ状のステンレス鋼片１ｃが形成される。そして、ステンレス鋼片１ｃに対しては、気泡、介在物等による表面欠陥が存在する場合には、表面全体を一様に削り取る表面切削が行われる。
【００４０】
なお、ストッパ１０４には、鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼１の表面が一定高さとなるように、浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅの開放面積を調節する制御がなされる、これによって、ステンレス溶鋼１の流出量が制御される。さらに、入口１０１ｅからのステンレス溶鋼１の流出量と同等になるように、取鍋２からのロングノズル３を通じたステンレス溶鋼１の流入量が調節される。これにより、タンディッシュ１０１の内部空間１０１ａ内におけるステンレス溶鋼１の表面１ａは、ステンレス溶鋼１の深さが所定深さＤの近傍を維持する状態で、鉛直方向にほぼ一定の位置を維持するように制御される。このとき、ロングノズル３は、その先端の注出口３ａをステンレス溶鋼１に浸漬させている。そして、上述のように、タンディッシュ１０１内において、注出口３ａをステンレス溶鋼１に浸漬させつつ、ステンレス溶鋼１の表面１ａの鉛直方向の位置をほぼ一定に維持した鋳造状態を、定常状態と呼ぶ。
【００４１】
よって、定常状態で鋳造が行われている間、内部空間１０１ａ内では、ロングノズル３から流入するステンレス溶鋼１による表面１ａ及びＴＤパウダー５のたたき込みが生じず、Ｃａ含有ワイヤ６の周りでＴＤパウダー５の層が乱れるだけのため、Ｎ２ガス４ｂは、ＴＤパウダー５によってステンレス溶鋼１からほぼ遮断された状態を維持する。これにより、Ｎ２ガス４ｂのステンレス溶鋼１への溶け込みが抑えられる。そして、ステンレス溶鋼１中でのＴｉＮ及びＡｌ２Ｏ３による大型介在物の析出も抑制される。
【００４２】
また、取鍋２内のステンレス溶鋼１が無くなると、取鍋２からロングノズル３が取り外され、ロングノズル３をタンディッシュ１０１に残した状態で、ステンレス溶鋼１を含む別の取鍋２に取り替えられる。取り替えられた取鍋２には、再びロングノズル３が接続される。また、この取鍋２の交換作業中も鋳造作業は継続して実施され、このため、タンディッシュ１０１の内部空間１０１ａにおけるステンレス溶鋼１の表面１ａが下降する。この取鍋２の交換作業中も、Ｎ２ガス４ｂの内部空間１０１ａへの供給、及びＣａ含有ワイヤ６のステンレス溶鋼１への挿入は継続される。そして、タンディッシュ１０１内は、図２の工程Ｃに示すような状態となる。
【００４３】
なお、取鍋２の交換作業中、内部空間１０１ａにおいてステンレス溶鋼１の表面１ａがロングノズル３の注出口３ａよりも下方とならないように、ストッパ１０４によって浸漬ノズル１０１ｄの入口１０１ｅの開口面積を調節し、ステンレス溶鋼１の流出量、つまり鋳造速度が制御される。上述のように複数の取鍋２内のステンレス溶鋼１を連続して鋳造することによって、鋳片１ｂでは、取鍋２の取り替え時に起因する継ぎ目をなくすことができる。さらに、取鍋２が変わる毎に鋳造の初期等で鋳片１ｂの品質が変化することも低減される。そして、１つの取鍋２毎に鋳造を終了する場合に必要であったタンディッシュ１０１にステンレス溶鋼１を溜めて鋳造を開始するまでの工程の省略が可能となる。
【００４４】
さらに、鋳造が進行して交換した取鍋２内のステンレス溶鋼１が無くなり鋳造を終了する場合、取鍋２及びロングノズル３が取り除かれ、タンディッシュ１０１内は、図２の工程Ｄに示すような状態となる。このとき、ステンレス溶鋼１の新たな流下がなくたたき込み等による表面１ａ及びＴＤパウダー５の乱れが生じず、Ｃａ含有ワイヤ６の周りでＴＤパウダー５の層が乱れるだけのため、鋳造終了までにわたり、Ｎ２ガス４ｂのステンレス溶鋼１への溶け込みが抑制される。そして、ステンレス溶鋼１中での大型介在物の析出も抑制される。
【００４５】
また、ロングノズル３の注出口３ａが内部空間１０１ａ内のステンレス溶鋼１に浸漬する前（図２の工程Ａ参照）においても、注出口３ａとタンディッシュ１０１の本体１０１ｂの底部との距離が短いこと、注出口３ａと注入中のステンレス溶鋼１の表面１ａとの距離が短いこと、及び、ステンレス溶鋼１による表面１ａのたたき込みが注出口３ａの浸漬までの短時間に限られることによって、ステンレス溶鋼１への空気やＡｒガス４ａの巻き込みによる混入量が低くなっている。
【００４６】
なお、ステンレス溶鋼１による表面１ａのたたき込みが発生する状態のときにＡｒガスの代わりにシールガスとしてＮ２ガス４ｂを使用する、或いは、表面１ａにＴＤパウダー５を散布してシールガスとしてＮ２ガス４ｂを使用すると、Ｎ２ガス４ｂがステンレス溶鋼１に過度に溶解してその成分を製品として不適合なものにすると共にＴｉＮによる多量の介在物を生じさせる可能性がある。このため、ロングノズル３の注出口３ａが浸漬するまでの鋳造初期に内部空間１０１ａに溜められたステンレス溶鋼１から鋳造されたステンレス鋼片１ｃの全てを廃棄する必要が生じる可能性がある。しかしながら、鋳造初期にＡｒガス４ａを使用することによって、ステンレス溶鋼１の成分を変化させずに所要の範囲に収めることができると共にＴｉＮの発生を防ぐことができる。また、鋳造初期では、Ａｌ２Ｏ３による大型介在物の析出も少ない。よって、鋳造初期の僅かな空気やＡｒガス４ａが混入したステンレス溶鋼１から鋳造されたステンレス鋼片１ｃは、大型介在物をほとんど含まず且つ所要の成分構成を有しているため、混入したＡｒガス４ａによる気泡及び大型介在物を除去するための研削深さが浅い表面研削がなされた後、製品として使用することができる。
【００４７】
また、鋳造初期の後から鋳造終了までの鋳造時間の大部分を占める、鋳造初期以外の時期に鋳造されたステンレス鋼片１ｃは、鋳造初期に混入した空気及びＡｒガス４ａの影響を受けなくなっており、ＴＤパウダー５によってＮ２ガス４ｂの混入が抑えられてもいる。そして、Ｎ２ガス４ｂは、混入したとしても、ステンレス溶鋼１内に溶け込んでしまうため気泡として残りにくく、Ｔｉと反応して生成するＴｉＮの量も僅かである。さらに、ＴＤパウダー５は、ステンレス溶鋼１に混入したＮ成分を吸収する作用も有している。このため、鋳造初期以外の時期に鋳造されたステンレス鋼片１ｃでは、二次精錬後の状態から窒素含有量が増加しておらず、混入した気体の気泡化による欠陥の発生もほとんどなく、ＴｉＮによる大型介在物も表面のごく浅い領域に僅かに存在するのみである。
【００４８】
さらに、鋳造初期以外の時期のステンレス溶鋼１は、ＴＤパウダー５の散布後、Ｃａ含有ワイヤ６が投入されて含有するＡｌ２Ｏ３が低減される。このため、ステンレス鋼片１ｃでは、Ａｌ２Ｏ３による介在物の発生が大きく抑制される。
上述より、鋳造初期以外の時期に鋳造されたステンレス鋼片１ｃでは、気泡による表面欠陥が防がれ、ＴｉＮ及びＡｌ２Ｏ３からなる大型介在物による表面欠陥が大きく低減されるため、表面研削が必要な場合であっても、研削深さが非常に浅い研削を行うだけで、所望の品質の製品を得ることができる。
【００４９】
（実施例）
以下、実施の形態に係る連続鋳造方法を用いて鋳造したステンレス鋼片の実施例に対するＣａ含有ワイヤの効果を調べた結果を説明する。
Ｔｉ添加フェライト系ステンレス鋼について、実施の形態の連続鋳造方法を用いた例であり、ステンレス鋼片であるスラブを鋳造した後に表面研削を行った実施例１〜２と、実施例１〜２において表面研削を実施しなかった比較例１〜２と、実施の形態と異なる連続鋳造方法を用いてスラブを鋳造した後に表面研削を行った比較例３〜４とを比較した。
【００５０】
実施例１〜２では、比較例１〜２の鋳造後のスラブに対して２ｍｍ厚で表面研削を行った。
比較例３〜４では、図１に示すタンディッシュ１０１において、先端が上蓋１０１ｃの下面で終端するショートノズルを注入ノズルとして使用し、シールガスとしてＡｒガスのみを用いてＴＤパウダーを散布せずにスラブを鋳造した。さらに、比較例３〜４では、鋳造時、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼１に対してＣａ含有ワイヤ６を挿入、添加した。そして、鋳造後のスラブに対して２ｍｍ厚で表面研削を行った。
また、実施例１〜２、及び比較例１〜４について、ステンレス鋼の化学成分構成の規格は、以下の表１の通りである。なお、実施例１、比較例１及び比較例３の間のステンレス鋼の化学成分構成の規格が同一であり、実施例２、比較例２及び比較例４の間のステンレス鋼の化学成分構成の規格が同一である。
【００５１】
【表１】
2015066559.tif 000003
【００５２】
また、以下に示す各例の検出結果は、実施例では、鋳造初期を除く定常状態で鋳造されたスラブからサンプリングしたものであり、比較例では、鋳造開始からの実施例のサンプリング時期と同時期に鋳造されたスラブからサンプリングしたものである。
実施例及び比較例のそれぞれについて、シールガスの種類、注入ノズルの種類、ＴＤパウダーの使用の有無、及び鋳造後のスラブの表面研削の有無からなる鋳造条件を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
2015066559.tif 000004
【００５４】
さらに、以下の表３において、製造した多数のスラブから気泡欠陥が検出されたスラブ数の割合と、上記スラブから介在物による欠陥が検出されたスラブ数の割合とについて、実施例１〜２及び比較例１〜４の結果の間で比較した。
表３に示されるように、実施例１及び２では、比較例１及び２のスラブに対して２ｍｍ厚の表面研削を行うことによって介在物による欠陥が０になった。一方、比較例３及び４では、２ｍｍ厚の表面研削を行っても欠陥が０にはならなかった。よって、実施例１及び２は、比較例３及び４に対してスラブの研削量を大幅に減少することができる。
【００５５】
【表３】
2015066559.tif 000005
【００５６】
なお、上記鋼種以外にも１８Ｃｒ-１Ｍｏ-０.５Ｔｉ系や２２Ｃｒ-１．２Ｍｏ-Ｎｂ-Ｔｉ系のステンレス鋼など、二次精錬工程でＡｌ含有合金を脱酸剤として加えられ且つＴｉを成分として含む鋼種について本発明を適用し、浸漬ノズル閉塞防止が得られることを確認した。
また、実施の形態に係る連続鋳造方法は、Ｔｉを成分として含むステンレス鋼について説明したが、二次精錬工程でアルミニウム脱酸を必要とし且つＮｂを成分として含むステンレス鋼にも適用すると効果的である。
また、実施の形態に係る連続鋳造方法は、ステンレス鋼の製造に適用されていたが、他の金属の製造に適用してもよい。
また、実施の形態に係る連続鋳造方法におけるタンディッシュ１０１での制御は、連続鋳造に適用されていたが、他の鋳造方法に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  ステンレス溶鋼（溶融金属）、１ｃ  ステンレス鋼片（金属片）、２  取鍋、３  ロングノズル（注入ノズル）、３ａ  注出口、４ａ  アルゴン（Ａｒ）ガス（シールガス）、４ｂ  窒素（Ｎ２）ガス（シールガス）、５  タンディッシュパウダー、６  カルシウム含有ワイヤ（カルシウム含有物）、１００  連続鋳造装置、１０１  タンディッシュ、１０５  鋳型。
【図１】
2015066559.tif 000006
【図２】
2015066559.tif 000007