(57)【要約】本発明は、電磁ブレーキによって内部欠陥を抑制しつつ、この電磁ブレーキに起因する表面欠陥の発生を回避し、従来技術に比べて、鋳片の清浄度を高めることができる技術を提供することを主目的とする。本発明は、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される吐出流に電磁ブレーキをかけながら、鋳型内へ溶鋼を供給する鋼の連続鋳造方法であって、電磁ブレーキの磁束密度（Ｂ）を、下記（式１）の範囲とする。Ｂｍｉｎ≦Ｂ≦Ｂｍａｘ          …（式１）2016159284.tif 000007
2016159284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬ノズルの吐出孔から吐出される吐出流に電磁ブレーキをかけながら、鋳型内へ溶鋼を供給する鋼の連続鋳造方法であって、
電磁ブレーキの磁束密度（Ｂ）を、下記（式１）の範囲とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
Ｂｍｉｎ≦Ｂ≦Ｂｍａｘ          …（式１）
ここで、
2016159284.tif 000006
Ｄ０＝水平断面形状で短辺と長辺を有する鋳型の、長辺両端において、鋳型内で対向する長辺間の距離として計測される鋳型厚み（ｍ）、
Ｄｍａｘ＝水平断面形状で短辺と長辺を有する鋳型の、長辺中央において、鋳型内で対向する長辺間の距離として計測される鋳型厚みの最大値（ｍ）、
Ｈ０＝溶鋼表面から電磁ブレーキコイル中心までの鉛直方向距離（ｍ）、
ＨＳＥＮ＝浸漬ノズル底面から電磁ブレーキコイル中心までの鉛直方向距離（ｍ）、
ｖ＝浸漬ノズルから吐出された溶鋼の流速（ｍ／ｓ）、
θ＝溶鋼の吐出角度（°）。
【請求項２】
前記鋳型として、水平断面形状で短辺と長辺を有する矩形鋳型を用い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】
前記溶鋼の流速ｖが０．６８５ｍ／ｓ〜０．７９９ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項２に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記鋳型として、水平断面形状で短辺と長辺を有し、かつ、鋳型内で対向する長辺間の距離を、長辺中央で長辺両端よりも拡張したファンネル鋳型を用い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】
前記Ｄｍａｘ／Ｄ０が１．１６〜１．２４であることを特徴とする、請求項４に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項６】
前記ＨＳＥＮ／Ｈ０が０．１６１〜０．３２７であることを特徴とする、請求項４または５に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項７】
前記溶鋼の流速ｖが０．４４１ｍ／ｓ〜１．２５６ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項８】
前記溶鋼の吐出角度θが−４５°〜−５°であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造は、タンディッシュ内の溶鋼を、浸漬ノズルを介して連続鋳造設備の鋳型内に供給しながら行われる。溶鋼は、浸漬ノズルの下端部に形成された吐出孔から鋳型内に吐出されて、鋳型内で冷却され、ブレークアウトしない程度の凝固シェル厚が確保された状態で鋳型出口から引き抜かれる。凝固シェルは、引き抜かれる過程でスプレーにより二次冷却されて完全に凝固した後、切断され、鋳片となる。【０００３】
鋳片の清浄度を向上させる技術として、例えば特許文献１には、鋳型の長辺側メニスカス近傍に電磁撹拌装置を対向設置することにより、鋳型内の溶鋼の表面に旋回流を発生させ、この旋回流の洗浄効果によって、鋳片欠陥の要因となる、介在物や気泡が鋳型の表面に付着する現象を、抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される吐出流に電磁ブレーキを作用させることにより、溶鋼の下降速度を抑制し、溶鋼中の介在物が浮上する時間を確保する技術が開示されている。【０００４】
しかし、上記特許文献１の技術では、浸漬ノズルの吐出孔から吐出された吐出流に電磁ブレーキが作用しないため、吐出流の下降速度が抑制されない。そのため、溶鋼中に残存するアルミナ等の介在物や気泡が十分に浮上除去されないまま、鋳片の深部に侵入して内部欠陥の原因となる問題がある。この問題は、上記特許文献２のように、吐出流に電磁ブレーキを作用させることによって回避することができる。【０００５】
吐出流に電磁ブレーキを作用させた場合、図３（鋳型の正面断面図）および図４（鋳型の側面断面図）に示すように、浸漬ノズル２に沿った上昇流が生じ、この上昇流は溶鋼の表面付近で反転して下降流となる。ここで、特に、厚みの薄い鋳片を製造するための鋳型では、鋳型の長辺面間の距離（Ｄ０）が近くなる。そのため、上記下降流に運ばれる介在物や気泡が、鋳型の長辺を構成する長辺壁３ａ、３ｂの上に形成される凝固シェル８と接触して、ここで捕捉されやすくなり、表面欠陥の要因となる、という新たな問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８３５９７号公報
【特許文献２】特許第５２４５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、電磁ブレーキによって内部欠陥を抑制しつつ、この電磁ブレーキに起因する表面欠陥の発生を回避し、従来技術に比べて、鋳片の清浄度を高めることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明では、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される吐出流に電磁ブレーキをかけながら、鋳型内へ溶鋼を供給する鋼の連続鋳造方法において、電磁ブレーキの磁束密度（Ｂ）を、下記（式１）の範囲とする。ここで、電磁ブレーキの磁束密度（Ｂ）とは、電磁ブレーキコイル中心における磁束密度を意味する。
Ｂｍｉｎ≦Ｂ≦Ｂｍａｘ          …（式１）
ここで、【０００９】
【数１】
2016159284.tif 000003
【００１０】
【数２】
2016159284.tif 000004
Ｄ０＝水平断面形状で短辺と長辺を有する鋳型の、長辺両端において、鋳型内で対向する長辺間の距離として計測される鋳型厚み（ｍ）、
Ｄｍａｘ＝水平断面形状で短辺と長辺を有する鋳型の、長辺中央において、鋳型内で対向する長辺間の距離として計測される鋳型厚みの最大値（ｍ）、
Ｈ０＝溶鋼表面から電磁ブレーキコイル中心までの鉛直方向距離（ｍ）、
ＨＳＥＮ＝浸漬ノズル底面から電磁ブレーキコイル中心までの鉛直方向距離（ｍ）、
ｖ＝浸漬ノズルから吐出された溶鋼の流速（ｍ／ｓ）、
θ＝上向きを正として、水平線と成す角度として求めた、溶鋼の吐出角度（°）。【００１１】
また、上記本発明において、鋳型として、水平断面形状で短辺と長辺を有する矩形鋳型を用いることができる。【００１２】
また、鋳型として矩形鋳型を用いる上記本発明において、上記溶鋼の流速ｖが０．６８５ｍ／ｓ〜０．７９９ｍ／ｓであることが好ましい。これにより、上昇流が全体にわたり緩やかに形成され、凝固界面に沿った下降流の形成を抑制することが容易になる。【００１３】
また、上記本発明において、鋳型として、水平断面形状で短辺と長辺を有し、かつ、鋳型内で対向する長辺間の距離を、長辺中央で長辺両端よりも拡張したファンネル鋳型を用いることが好ましい。【００１４】
また、鋳型としてファンネル鋳型を用いる上記本発明において、Ｄｍａｘ／Ｄ０が１．１６〜１．２４であることが好ましい。これにより、下降流により介在物が運ばれた場合にも、その介在物が凝固界面に供給される頻度を低下させることが容易になる。【００１５】
また、鋳型としてファンネル鋳型を用いる上記本発明において、ＨＳＥＮ／Ｈ０が０．１６１〜０．３２７であることが好ましい。これにより、上昇流が全体にわたり緩やかに形成され、凝固界面に沿った下降流の形成を抑制することが容易になる。【００１６】
また、鋳型としてファンネル鋳型を用いる上記本発明において、上記溶鋼の流速ｖが０．４４１ｍ／ｓ〜１．２５６ｍ／ｓであることが好ましい。これにより、鋳型内の溶鋼流動を安定させ、溶鋼表面の変動を抑制することが容易になる。【００１７】
また、上記本発明において、上記溶鋼の吐出角度θが−４５°〜−５°であることが好ましい。これにより、鋳型内の溶鋼流動を安定させ、溶鋼表面の変動を抑制することが容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
浸漬ノズルの吐出孔から吐出される吐出流に電磁ブレーキをかけながら、溶鋼を鋳型内へと供給する鋼の連続鋳造方法において、電磁ブレーキの磁束密度（Ｂ）を、上記（式１）の範囲とする構成を採用した本発明によれば、溶鋼の下降速度を抑制して、鋼片の内部欠陥を低減させるという、電磁ブレーキの効果を享受しつつ、厚みの薄い鋳片を製造するための鋳型を用いる場合であっても、電磁ブレーキに起因する表面欠陥の発生を効果的に回避することができる。【００１９】
すなわち、本発明によれば、上記（式１）に従って電磁ブレーキを適正な強度とする、という極めて簡便な手法で、鋳型の内部欠陥および表面欠陥の双方を確実に低減させ、鋳片の清浄度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の１つの実施形態における、連続鋳造装置の鋳型近傍の構成の概略を示すための平面を模式的に示した説明図である。
【図２】本発明の１つの実施形態における、連続鋳造装置の鋳型近傍の構成の概略を示すための正面断面を模式的に示した説明図である。
【図３】電磁ブレーキを作用させた際の鋳型内の溶鋼の流動状態を説明する正面断面図である。
【図４】電磁ブレーキを作用させた際の鋳型内の溶鋼の流動状態を説明する側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００２２】
本実施形態では、図１に示すように、水平断面形状が略長方形である鋳型１の、長辺および短辺の略中央付近に浸漬ノズル２を配置し、図２に示すように、鋳型１の長辺を構成する長辺壁３の外側には、浸漬ノズル２の下端よりも下方となる高さ位置に、電磁ブレーキ装置４を、鋳型１を挟んで対向配置している。
【００２３】
本実施形態では、図１に示すように、水平断面形状で短辺と長辺を有し、かつ、鋳型内で対向する長辺間距離を、長辺中央（Ｄｍａｘ）で長辺両端（Ｄ０）よりも拡張したファンネル鋳型を用いている。その他、本発明では、Ｄｍａｘ＝Ｄ０である矩形鋳型を用いることもできる。ここで、Ｄｍａｘ＞Ｄ０とすることにより、溶鋼表面付近の水平方向の旋回流を安定させることができるほか、溶鋼表面付近で反転して生じる下降流から凝固シェルを遠ざけることにより、介在物および気泡の捕捉機会を低減することができる。
【００２４】
浸漬ノズル２のうち、鋳型１の短辺壁７ａ、７ｂに面した部分には、鋳型１内へ斜め下向きに溶鋼を吐出する吐出孔５が各々形成されている。浸漬ノズル２内には、Ａｒガスが吹き込まれているため、吐出孔５から吐出された吐出流６には、Ａｒガスの気泡や、アルミナやスラグ系の介在物が含まれる。
【００２５】
これらのＡｒガスの気泡や、アルミナやスラグ系の介在物が、鋳型１内で十分に浮上除去されないまま、鋼片の深部に侵入して内部欠陥となる現象を回避すべく、本実施形態では、浸漬ノズル２の下端部よりも下方となる高さ位置に、電磁ブレーキ装置４を、鋳型１を挟んで対向配置している。
【００２６】
電磁ブレーキ装置４は、電磁石などによって構成され、浸漬ノズル２の吐出孔５から吐出された直後の吐出流６に対して、鋳型１の長辺壁３ａ、３ｂに沿った鋳型幅方向（図１のＸ方向）に亘ってほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界を、鋳型１の短辺壁７ａ、７ｂに沿った鋳型厚み方向（図１のＹ方向）に付与することができる。この直流磁界と吐出流によって、図１のＸ方向に誘導電流が発生し、この誘導電流と前記の直流磁界によって、吐出流６の近傍に、吐出流６と逆向きの対向流が形成されて、溶鋼の下降速度が抑制される。これにより、溶鋼中に残存するアルミナ等の介在物や気泡が十分に浮上除去されないまま鋼片の深部に侵入する現象を回避することができる。
【００２７】
なお、従来技術で、吐出流に電磁ブレーキを作用させた場合、図３および図４に示したように、浸漬ノズル２に沿った上昇流が生じ、この上昇流は溶鋼の表面付近で反転して下降流となる。特に、Ｄ０が４００ｍｍ以下程度の鋳型では、この下降流により運ばれる介在物や気泡が、長辺壁３ａ、３ｂ上の凝固シェル８と接触して捕捉されやすくなり、表面欠陥の要因となりやすい問題があった。これに対し本発明では、上記（式１）に従って電磁ブレーキの磁束密度を適正な強度とすることにより、下降流により運ばれる介在物や気泡が、長辺壁３ａ、３ｂ上の凝固シェル８に捕捉される現象を抑制可能とした。
【００２８】
上記（式１）は、発明者の各種検討によって導かれたものであり、上記（式１）を構成する全ての要素の組み合わせによって、はじめて、本発明の効果を奏するものである。ここで、Ｂｍｉｎは、電磁ブレーキの磁束密度の適正な強度範囲の下限値であり、磁束密度がこの下限値を下回ると、介在物や気泡が吐出流に乗って下方へ侵入することを防ぎきれない。また、Ｂｍａｘは、電磁ブレーキの磁束密度の適正な強度範囲の上限値であり、磁束密度がこの上限値を上回ると、浸漬ノズル２に沿った上昇流が強くなり過ぎるため、これに応じて反転する下降流も強くなり、この下降流により運ばれる介在物や気泡の凝固シェル８との接触頻度が高くなる。その結果、表面欠陥が生じやすくなる。このＢｍｉｎおよびＢｍａｘは、鋳型内の流動に影響を与える諸因子の組み合わせにより定義される。
【００２９】
具体的には、水平断面形状で短辺と長辺を有する鋳型の、長辺両端において、鋳型内で対向する長辺間の距離として計測される鋳型厚み（Ｄ０）と、水平断面形状で短辺と長辺を有する鋳型の、長辺中央において、鋳型内で対向する長辺間の距離として計測される鋳型厚みの最大値（Ｄｍａｘ）と、溶鋼表面から電磁ブレーキコイル中心までの鉛直方向距離（Ｈ０）と、浸漬ノズル底面から電磁ブレーキコイル中心までの鉛直方向距離（ＨＳＥＮ）と、浸漬ノズルから吐出された溶鋼の流速（ｖ）と、溶鋼の吐出角度（θ）とを、上記（式１）を満足するように組み合わせることによって、はじめて、鋳型の内部欠陥および表面欠陥の双方を低減させ、鋳片の清浄度を高めることができる。
【００３０】
ＨＳＥＮの値が小さくなるほど、電磁ブレーキによる吐出流への制動力が大きくなるため、吐出流の下降速度が抑制され、図３および図４に示した上昇流の流速が大きくなる。その結果、この上昇流が溶鋼の表面付近で反転して形成される下降流の流速も大きくなるため、この下降流により運ばれる介在物や気泡が、鋳型の長辺壁３ａ、３ｂ上の凝固シェル８と接触して捕捉されて表面欠陥となる確率が高くなる。
【００３１】
一方、ＨＳＥＮの値が大きくなって、Ｈ０に近くなると、電磁ブレーキの効果が薄れる他、溶鋼表面の変動が大きくなる。その結果、モールドパウダーの巻き込みを生じやすくなる。
【００３２】
また、θの値が大きくなるほど、大きな電磁ブレーキによる制動力が必要になり、上昇流も大きくなる傾向がある。
【００３３】
このように、上記（式１）の各変数の増減は、それぞれ異なる作用を奏するため、従来、これらを組み合わせて構成される連続鋳造設備において、鋳型サイズや鋳造速度や浸漬ノズルなどを変更する度に、電磁ブレーキの最適な強度を決定することは困難であった。これに対し、本発明によれば、上記（式１）に従って電磁ブレーキを適正な強度とする、という極めて簡便な手法で、鋳型の内部欠陥および表面欠陥の双方を確実に低減させ、鋳片の清浄度を高めることができる。
【００３４】
本発明において、鋳型が、Ｄｍａｘ＝Ｄ０である矩形鋳型である場合、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の流速ｖは、０．６８５ｍ／ｓ〜０．７９９ｍ／ｓであることが好ましい。溶鋼流速ｖが０．６８５ｍ／ｓ以上であることにより、介在物の凝固界面への捕捉を抑制するための溶鋼流動を得ることが容易になる。また、溶鋼流速ｖが０．７９９ｍ／ｓ以下であることにより、溶鋼表面の変動を抑制することが容易になる。
【００３５】
一方、本発明において、鋳型がファンネル鋳型である場合、Ｄｍａｘ／Ｄ０は、１．１６〜１．２４であることが好ましい。Ｄｍａｘ／Ｄ０が１．１６以上であることにより、上昇流が全体にわたり緩やかに形成され、凝固界面に沿った下降流の形成を抑制することが容易になる。また、Ｄｍａｘ／Ｄ０が１．２４以下であることにより、鋳型内から凝固殻を引き抜く際の抵抗を小さくすることが容易になる。鋳型がファンネル鋳型である場合、上記の効果を顕著にするという観点から、Ｄｍａｘ／Ｄ０は、１．１８〜１．２２であることがより好ましい。
【００３６】
また、鋳型がファンネル鋳型である場合、ＨＳＥＮ／Ｈ０は、０．１６１〜０．３２７であることが好ましい。ＨＳＥＮ／Ｈ０が０．１６１以上であることにより、溶鋼表面への熱供給を安定させることが容易になる。また、ＨＳＥＮ／Ｈ０が０．３２７以下であることにより、溶鋼表面の変動を抑制させることが容易になる。鋳型がファンネル鋳型である場合、上記の効果を顕著にさせるという観点から、ＨＳＥＮ／Ｈ０は、０．１５〜０．３０であることがより好ましい。
【００３７】
また、鋳型がファンネル鋳型である場合、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の流速ｖは、０．４４１ｍ／ｓ〜１．２５６ｍ／ｓであることが好ましい。溶鋼流速ｖが０．４４１ｍ／ｓ以上であることにより、介在物の捕捉を抑制する溶鋼流動が得られるとともに、溶鋼表面への熱供給が容易になる。また、溶鋼流速ｖが１．２５６ｍ／ｓ以下であることにより、溶鋼表面の変動を抑制することが容易になる。鋳型がファンネル鋳型である場合、上記の効果を顕著にするという観点から、溶鋼流速ｖは、０．５００ｍ／ｓ〜１．１００ｍ／ｓであることがより好ましい。
【００３８】
また、鋳型がファンネル鋳型である場合、溶鋼の吐出角度θは、−４５°〜−５°であることが好ましい。溶鋼の吐出角度θが−４５°以上であることにより、溶鋼表面への熱供給が容易になる。また、溶鋼の吐出角度θが−５°以下であることにより、溶鋼表面の変動の抑制が容易になる。鋳型がファンネル鋳型である場合、上記の効果を顕著にさせるという観点から、溶鋼の吐出角度θは、−４５°〜−１５°であることがより好ましい。
【実施例】
【００３９】
下記表１に示す各条件の鋳造条件で鋼の連続鋳造を行い、製造されたコイルの品質を評価した。コイルの品質評価は、具体的には、各５０個以上のコイルに関し、目視検査によりスリバー疵をカウントし、その疵個数によって、◎（疵個数≦０．５個/コイル）、○（０．５個／コイル＜疵個数≦１．０／コイル）、×（疵個数＞１．０個/コイル）の各評価を与えた。【００４０】
【表１】
2016159284.tif 000005
【００４１】
実施例１、２、４、５、６、７、８、９、１１、１３、１４、１５、１８、２０、２１、２３、２４は、電磁ブレーキ磁束密度が適正範囲内で、且つ、ファンネル鋳型を用いたものである。これらの実施例に示すように、電磁ブレーキ磁束密度が適正範囲内で、かつファンネル鋳型を用いた場合には、その他の鋳造条件（鋳造速度、鋳造幅、ファンネル部の膨らみ厚及び浸漬ノズル条件）に影響されることなく、何れも、極めて良好◎なコイル品質を示すことが確認された。【００４２】
実施例３、２６は、何れも、電磁ブレーキ磁束密度が適正範囲内であるが、ファンネル部の無い矩形鋳型を使用したものである。この条件下におけるコイル品質は良好○であった。
実施例１０、１７、１９、２７は、何れも、ファンネル鋳型を使用し、且つ、電磁ブレーキ磁束密度を適正範囲内としつつ、鋳造速度を低めにした例である。この条件下におけるコイル品質は何れも良好○であった。
実施例２２は、ファンネル鋳型を使用し、且つ、電磁ブレーキ磁束密度を適正範囲内としつつ、鋳造速度を速めにした例である。この条件下におけるコイル品質は良好○であった。
実施例２５は、ファンネル鋳型を使用し、且つ、電磁ブレーキ磁束密度を適正範囲内としつつ、吐出角度を浅め（−５°）にした例である。この条件下におけるコイル品質は良好○であった。【００４３】
比較例１〜１０は、何れも電磁ブレーキ磁束密度が適正範囲内にないものである。この条件下におけるコイル品質は何れも不良×であった。【００４４】
比較例７、８と、実施例１２〜１６は、電磁ブレーキ磁束密度以外の他の条件を統一し、上記（式１）による電磁ブレーキ磁束密度の適正範囲が６５７〜４７９５（Ｇａｕｓｓ）の例である。
実施例１３〜１５は、電磁ブレーキ磁束密度が、適正範囲で、上限値および下限値の何れからも離れたものであり、何れも、極めて良好◎なコイル品質を示すことが確認された。
比較例７は、電磁ブレーキ磁束密度が適正下限値より２４％小さく、比較例８は、電磁ブレーキ磁束密度が適正上限値より４％大きかった。これらは、何れもコイル品質が不良×であった。
ファンネル鋳型を使用した実施例１２は、電磁ブレーキ磁束密度を、適正範囲内であるが、実施例１３〜１５における電磁ブレーキ磁束密度と比べると、下限値近くとした例である。この条件下におけるコイル品質は良好○であった。
ファンネル鋳型を使用した実施例１６は、電磁ブレーキ磁束密度を、適正範囲内であるが、実施例１３〜１５における電磁ブレーキ磁束密度と比べると、上限値近くとした例である。この条件下におけるコイル品質は良好○であった。
【符号の説明】
【００４５】
１…鋳型
２…浸漬ノズル
３、３ａ、３ｂ…長辺壁
４…電磁ブレーキ装置
５…吐出孔
６…吐出流
７ａ、７ｂ…短辺壁
８…凝固シェル
９…電磁ブレーキコイル中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016159284.tif 000010
【図４】
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【国際調査報告】
2016159284.tif 000012
2016159284.tif 000013
2016159284.tif 000014