(57)【要約】      （修正有）【課題】  鋼の連続鋳造において、移動磁場及び静磁場を併用することにより、モールドパウダーの巻き込み防止と脱酸生成物の凝固界面からの洗浄・除去とを同時に達成する方法の提供。【解決手段】  鋳型長辺及び鋳型短辺を有する矩形状鋳型内に浸漬ノズル２を介して溶鋼を注入して連続鋳造するに際し、磁場の移動方向が鋳片幅方向である移動磁場発生装置３を、鋳型長辺を隔てて相対する移動磁場発生装置との投影面が浸漬ノズルの吐出孔から鋳型短辺に到達するまでの溶鋼吐出流の軌跡の少なくとも一部分と重なるように、鋳型長辺の背面に相対して配置し、移動磁場発生装置を用いて鋳型短辺側から鋳型幅方向中心側に向いた方向またはその逆向きの方向に移動する移動磁場を印加すると同時に、移動磁場発生装置から下方に一定距離だけ離れた位置に鋳片幅全体に亘る静磁場発生装置４を配置し、静磁場発生装置を用いて鋳型幅方向全域に静磁場を印加しながら鋳造する。【選択図】            図４
2008055431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型長辺及び鋳型短辺を有する矩形状鋳型内に浸漬ノズルを介して溶鋼を注入して連続鋳造するに際し、磁場の移動方向が鋳片幅方向である移動磁場発生装置を、鋳型長辺を隔てて相対する移動磁場発生装置との投影面が浸漬ノズルの吐出孔から鋳型短辺に到達するまでの溶鋼吐出流の軌跡の少なくとも一部分と重なるように、鋳型長辺の背面に相対して配置し、該移動磁場発生装置を用いて鋳型短辺側から鋳型幅方向中心側に向いた方向またはその逆向きの方向に移動する移動磁場を印加すると同時に、前記移動磁場発生装置から下方に一定距離だけ離れた位置に鋳片幅全体に亘る静磁場発生装置を配置し、該静磁場発生装置を用いて鋳型幅方向全域に静磁場を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】
前記移動磁場発生装置と前記静磁場発生装置との距離は、２００〜１０００ｍｍの範囲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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬ノズルから鋳型内に吐出される溶鋼の吐出流にリニア型の移動磁場を印加すると同時に、このリニア型移動磁場の下方において静磁場を印加し、鋳片の未凝固溶鋼の流動を制御しながら鋳造する鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、鋳型内溶鋼の流動状態、特に溶鋼湯面近傍の流動状態は、モールドパウダーの巻き込み、ノロカミの発生、脱酸生成物及び不活性ガス気泡の凝固界面への付着などと関係しており、鋳片品質に多大な影響を及ぼすことが知られている。欠陥のない鋳片を製造するためには、鋳型内の溶鋼湯面近傍の溶鋼流動を制御する技術が重要であり、そのために、鋳型内溶鋼湯面近傍の溶鋼に磁場を印加し、印加した磁場と移動する溶鋼とで誘導電流を生じさせ、この誘導電流と印加した磁場とが作用して溶鋼に生じる電磁力を利用し、鋳型内溶鋼湯面近傍の溶鋼流動を適正化する方法が、従来から行われている。尚、上記の不活性ガス気泡とは、アルミナ付着防止のために浸漬ノズルに吹き込まれる不活性ガスによる気泡である。
【０００３】
この磁場の印加方法の１つとして、静磁場を印加する方法がある。例えば特許文献１には、鋳型長辺背面の溶鋼湯面近傍に相当する高さ位置に、鋳型幅全体に亘る静磁場発生磁極を配置し、鋳造速度、浸漬ノズルの吐出角度、浸漬ノズルの浸漬深さ及び鋳型幅に応じて印加する磁場強度を変更することにより、溶鋼湯面の流速を制御し、モールドパウダーの巻き込みを防止する方法が提案されている。一方、静磁場に代わって移動磁場を印加する方法も提案されている。例えば特許文献２には、鋳型長辺背面の鋳型幅方向に２分割以上に区分された移動磁場発生装置を配置し、鋳型内の溶鋼湯面に水平方向の旋回流が形成されるように移動磁場を印加し、溶鋼湯面の流速を０．１〜０．６ｍ／秒として、凝固界面へ脱酸生成物や不活性ガス気泡などが捕捉されないように洗浄する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献２は、移動磁場によって鋳型内溶鋼湯面の流速を直接制御する方法であるが、移動磁場を利用した他の方法として、移動磁場により浸漬ノズルからの溶鋼吐出流の流速を減速させ、これにより鋳型内溶鋼湯面の流速を間接的に制御する方法も提案されている。例えば特許文献３には、鋳型長辺背面に配置した移動磁場発生装置により、浸漬ノズルからの吐出流に対して鋳型短辺側から浸漬ノズル側に向かう方向、つまり浸漬ノズルからの溶鋼の吐出方向と反対方向に移動磁場を印加して、浸漬ノズルからの吐出流を減速させることにより、溶鋼湯面近傍の流速を適正範囲に制御し、モールドパウダーの巻き込みを防止する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３１４１００号公報
【特許文献２】特開平６−６０６号公報
【特許文献３】特開平９−１９２８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
【０００６】
即ち、特許文献１のような静磁場を印加する方法では、磁場は移動する溶鋼のみに対して働き、しかも制動力としてのみ働くので、溶鋼流の停滞領域では静磁場の効果は発揮されず、停滞域の溶鋼を活性化することができないという問題がある。
【０００７】
移動磁場により溶鋼湯面に旋回流を形成させる特許文献２の方法では、磁場の移動方向に電磁力が働くので、制御の柔軟性を確保できるが、鋳造速度を増した場合には、浸漬ノズルから吐出される溶鋼流速自体が増加し、鋳型内の溶鋼湯面における溶鋼流速も自ずと速くなるので、この状態で水平方向の旋回流が形成されるように移動磁場を印加すると、鋳型内溶鋼湯面における溶鋼流速が更に増大し、モールドパウダーの巻き込みを発生させるという問題がある。
【０００８】
移動磁場により吐出流の流速を制御する特許文献３の方法は、モールドパウダー巻き込み防止を広範囲な鋳造速度範囲において実施可能であり、モールドパウダー巻き込み防止に関しては有効な方法であるが、溶鋼の流速が減速されることから、凝固界面における脱酸生成物や不活性ガス気泡の洗浄効果が小さくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁場を利用した鋼の連続鋳造において、移動磁場及び静磁場を併用することによって、モールドパウダーの巻き込み防止と、脱酸生成物及び不活性ガス気泡の凝固界面からの洗浄・除去とを同時に達成することのできる、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】
【００１０】
上記課題を解決するための第１の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、鋳型長辺及び鋳型短辺を有する矩形状鋳型内に浸漬ノズルを介して溶鋼を注入して連続鋳造するに際し、磁場の移動方向が鋳片幅方向である移動磁場発生装置を、鋳型長辺を隔てて相対する移動磁場発生装置との投影面が浸漬ノズルの吐出孔から鋳型短辺に到達するまでの溶鋼吐出流の軌跡の少なくとも一部分と重なるように、鋳型長辺の背面に相対して配置し、該移動磁場発生装置を用いて鋳型短辺側から鋳型幅方向中心側に向いた方向またはその逆向きの方向に移動する移動磁場を印加すると同時に、前記移動磁場発生装置から下方に一定距離だけ離れた位置に鋳片幅全体に亘る静磁場発生装置を配置し、該静磁場発生装置を用いて鋳型幅方向全域に静磁場を印加しながら鋳造することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１の発明において、前記移動磁場発生装置と前記静磁場発生装置との距離は、２００〜１０００ｍｍの範囲であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の本発明によれば、移動磁場によって鋳型内溶鋼湯面における溶鋼流速がモールドパウダーの巻き込みの発生しない領域に制御されるとともに、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流が鋳型短辺側に衝突した後に形成される下降流が、移動磁場の下方に配置した静磁場によって堰き止められ、堰き止められた下降流が凝固界面に沿った上昇流となって凝固界面の溶鋼流速が増加するので、モールドパウダーの巻き込み防止と脱酸生成物及び不活性ガス気泡の凝固界面からの洗浄・除去とを同時に達成することができ、従来に比べて格段に清浄な鋳片を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳説する。まず、本発明に至った検討結果から説明する。
【００１４】
モールドパウダーの巻き込み防止と脱酸生成物及び不活性ガス気泡の凝固界面からの洗浄・除去とを同時に達成することを目的として、鋳型内溶鋼湯面の表面流速を最適範囲に抑制するとともに凝固界面近傍の溶鋼流速を増大させるべく、移動磁場、静磁場、及び移動磁場と静磁場とを組み合せた３種類の磁場印加について、鋳型内の流動状況を電磁流体シミュレーションによって求めた。
【００１５】
図１に、移動磁場を印加したときの、電磁流体シミュレーションによって求めた流速ベクトル図を示す。図１は、移動磁場発生装置の鉛直方向中心位置を鋳型内溶鋼湯面から３４５ｍｍの位置（浸漬ノズル吐出孔の下端位置相当）とし、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される溶鋼の吐出流に、鋳型短辺側から鋳型幅方向中心側に向いた方向の移動磁場を印加し、吐出流の流速を減速させたときの流速ベクトル図であり、図１（Ａ）は、溶鋼湯面におけるベクトル図、図１（Ｂ）は、鋳片の厚み中央断面おけるベクトル図、図１（Ｃ）は、鋳片の長辺面、つまり凝固界面近傍におけるベクトル図である。尚、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）では鋳型の右側半分における流速を示しており、図中の符号２は浸漬ノズル、符号６は鋳型短辺であり、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）では、図中左側の上部部分が浸漬ノズル２に、図中右側端部が鋳型短辺６の内壁面位置に相当している。
【００１６】
図１に示すように、浸漬ノズルからの吐出流は、移動磁場によって鋳型短辺に向いた流れは抑えられ、鋳片長辺面に向いた流れに迂回するので、鋳片の厚み中央断面における流れよりも、鋳片凝固界面近傍における流れが強くなっていることが分かる。但し、鋳片凝固界面近傍における流れは下向き方向の流れが主体で、その速度は余り速くないことが分かる。また、鋳型内溶鋼湯面では、鋳片幅の約１／４付近を境として、それよりも鋳型短辺側では鋳型短辺から浸漬ノズルに向いた流れで、鋳片幅の約１／４付近よりも浸漬ノズル側では、浸漬ノズルから鋳型短辺に向いた流れとなり、全体に緩やかな流れになっていることが分かる。即ち、溶鋼湯面近傍の流れが遅く、モールドパウダーの巻き込みは発生しにくくなっているが、凝固界面近傍における流れが遅く、脱酸生成物や不活性ガス気泡を捕捉する恐れがあることが分かる。また、凝固界面近傍における流れは下向きが主体であり、脱酸生成物や不活性ガス気泡を鋳片未凝固層の深くまで侵入させる恐れがあることも分かる。
【００１７】
図２に、静磁場を印加したときの、電磁流体シミュレーションによって求めた流速ベクトル図を示す。図２は、静磁場発生装置の鉛直方向中心位置を鋳型内溶鋼湯面から１１１０ｍｍの位置（浸漬ノズル吐出孔の下端位置から７６５ｍｍ下方位置に相当）とし、鋳片の幅方向全体に亘って静磁場を印加したときの流速ベクトル図であり、図２（Ａ）は、溶鋼湯面におけるベクトル図、図２（Ｂ）は、鋳片の厚み中央断面おけるベクトル図、図２（Ｃ）は、鋳片の長辺面、つまり凝固界面近傍におけるベクトル図である。図２も、図１と同様に、鋳型の右側半分における流速を示しており、図中の符号２は浸漬ノズル、符号６は鋳型短辺であり、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）では、図中左側の上部部分が浸漬ノズル２に、図中右側端部が鋳型短辺６の内壁面位置に相当している。
【００１８】
図２に示すように、静磁場を浸漬ノズルの下方で印加した場合、電磁力は浸漬ノズルからの吐出流に直接影響はしないが、静磁場印加位置によって下方に向いた流れが堰き止められ、静磁場印加位置よりも上側で溶鋼の流れが形成されるので、溶鋼湯面近傍の流速は増大する。従って、モールドパウダーの巻き込みに関しては不適切であるが、凝固界面の流速は増大することから、脱酸生成物や不活性ガス気泡の洗浄・除去に関しては好ましい流れとなる。
【００１９】
図３に、上部に移動磁場を、下部に静磁場を印加したときの、電磁流体シミュレーションによって求めた流速ベクトル図を示す。図３は、移動磁場発生装置の鉛直方向中心位置を鋳型内溶鋼湯面から３４５ｍｍの位置（浸漬ノズル吐出孔の下端位置相当）とし、且つ、静磁場発生装置の鉛直方向中心位置を鋳型内溶鋼湯面から１１１０ｍｍの位置（浸漬ノズル吐出孔の下端位置から７６５ｍｍ下方位置に相当）として、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される溶鋼の吐出流に、鋳型短辺側から鋳型幅方向中心側に向いた方向の移動磁場を印加すると同時に、鋳片の幅方向全体に亘って静磁場を印加したときの流速ベクトル図であり、図３（Ａ）は、溶鋼湯面におけるベクトル図、図３（Ｂ）は、鋳片の厚み中央断面おけるベクトル図、図３（Ｃ）は、鋳片の長辺面、つまり凝固界面近傍におけるベクトル図である。図３も、図１と同様に、鋳型の右側半分における流速を示しており、図中の符号２は浸漬ノズル、符号６は鋳型短辺であり、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）では、図中左側の上部部分が浸漬ノズル２に、図中右側端部が鋳型短辺６の内壁面位置に相当している。
【００２０】
図３に示すように、移動磁場の印加により吐出流が制動されて鋳型内溶鋼湯面における流速が抑制されている様子と、静磁場の印加により下降流が堰き止められ、特に鋳片長辺面では上昇流が形成されている様子が分かる。
【００２１】
これらの結果から、移動磁場を浸漬ノズルからの吐出流に印加して吐出流速を制御すると同時に、移動磁場の下方で鋳片幅方向全体に亘って静磁場を印加することで、鋳型内溶鋼湯面における溶鋼流速が適正範囲に制御され、且つ、凝固界面における溶鋼流速が増大し、溶鋼湯面におけるモールドパウダーの巻き込み防止と、凝固界面における脱酸生成物及び不活性ガス気泡の洗浄・除去効果とが、同時に達成されることが分かった。
【００２２】
本発明は、この検討結果に基づきなされたもので、磁場の移動方向が鋳片幅方向である移動磁場発生装置を、鋳型長辺を隔てて相対する移動磁場発生装置との投影面が浸漬ノズルの吐出孔から鋳型短辺に到達するまでの溶鋼吐出流の軌跡の少なくとも一部分と重なるように、鋳型長辺の背面に相対して配置し、該移動磁場発生装置を用いて鋳型短辺側から鋳型幅方向中心側に向いた方向またはその逆向きの方向に移動する移動磁場を印加すると同時に、前記移動磁場発生装置から下方に一定距離だけ離れた位置に鋳片幅全体に亘る静磁場発生装置を配置し、該静磁場発生装置を用いて鋳型幅方向全域に静磁場を印加しながら鋳造することを特徴とする。
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態例を具体的に説明する。図４は、鋳型短辺側から鋳型中央の浸漬ノズル側に向かって、鋳型幅方向（Ｘ軸の方向）に移動する移動磁場を印加する場合の流動制御装置及びメカニズムの概略斜視図、図５は、本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の鋳型部位の概略正面図である。
【００２４】
図４及び図５において、相対する鋳型長辺５と、この鋳型長辺５の内側に内装された、相対する鋳型短辺６とから、水平内面空間が矩形状の鋳型１が構成されており、鋳型長辺５と鋳型短辺６とに囲まれて形成される鋳型１の内面空間のほぼ中央位置には、鋳型１の上方所定位置に配置されるタンディッシュ（図示せず）の底部に取り付けられた浸漬ノズル２が挿入されている。浸漬ノズル２の下部には、溶鋼８を鋳型短辺６の方向に向かって吐出するための一対の吐出孔７が備えられている。
【００２５】
鋳型長辺５の背面には、浸漬ノズル２を境として鋳型長辺５の幅方向左右で２つに分割された合計４基のリニア型移動磁場発生装置３が、鋳型長辺５を挟んで相対して配置されている。この場合、リニア型移動磁場発生装置３は、鋳型長辺５を挟んで相対するリニア型移動磁場発生装置同士の投影面が、浸漬ノズル２の吐出孔７から鋳型短辺６に到達するまでの溶鋼８の吐出流９の軌跡の少なくとも一部分と重なるように、配置されている。つまり、吐出流９が吐出孔７から鋳型短辺６に到達するまでの少なくとも一部分に、相対するリニア型移動磁場発生装置３から発生する移動磁場が印加されるように、リニア型移動磁場発生装置３が配置されている。それぞれのリニア型移動磁場発生装置３は交流電源（図示せず）と結線され、また、交流電源は、磁場の移動方向、周波数、及び磁場強度を制御する制御装置（図示せず）と接続されており、制御装置から入力される磁場移動方向、周波数及び磁場強度に基づいて交流電源から供給される電力により、リニア型移動磁場発生装置３から印加される磁場強度、周波数及び磁場移動方向がそれぞれ個別に制御されるようになっている。
【００２６】
また、リニア型移動磁場発生装置３の下方には、静磁場発生装置４が鋳片長辺面を挟んで、鋳片幅方向全域に亘って相対して配置されている。つまり、鋳片の厚み方向に貫通する静磁場が、鋳片幅方向全域に亘って印加できるように配置されている。静磁場発生装置４は直流電源（図示せず）と結線され、また、直流電源は、磁場強度を制御する制御装置（図示せず）と接続されており、制御装置から入力される磁場強度に基づいて直流電源から供給される電力により、静磁場発生装置４から印加される磁場強度が制御されるようになっている。静磁場発生装置４は、永久磁石で構成することもできるが、磁場強度を任意に変更することができることから、電磁石型が好ましい。
【００２７】
図５では、静磁場発生装置４が、二次冷却帯に配置された、鋳造方向に隣り合うガイドロール１３に挟まれて配置されているが、鋳型１とガイドロール１３との間隙に配置しても、また、鋳型長辺５の背面に配置してもよい。但し、リニア型移動磁場発生装置３の鋳造方向の中心位置と、静磁場発生装置４の鋳造方向の中心位置とが、２００〜１０００ｍｍの範囲内となるように配置することが好ましい。リニア型移動磁場発生装置３は吐出流９の位置に応じて配置されるので、静磁場発生装置４をリニア型移動磁場発生装置３の配置位置に応じて決めればよい。
【００２８】
リニア型移動磁場発生装置３と静磁場発生装置４との互いの鋳造方向中心位置が２００ｍｍ未満では、静磁場発生装置４により堰き止められた溶鋼流が鋳型内の溶鋼湯面１０の流れに影響するので、モールドパウダーの巻き込み防止に最適な流速に制御しにくくなり好ましくない。一方、互いの鋳造方向中心位置が１０００ｍｍを越えると、静磁場発生装置４の設置位置における溶鋼の流速自体が減衰してしまい、静磁場発生装置４により堰き止められた流れによる上昇流が減速し、所望する凝固界面の流速を得ることができなくなるので好ましくない。
【００２９】
このように構成されるスラブ連続鋳造機を用い、以下のようにして本発明の連続鋳造方法を実施する。
【００３０】
転炉または電気炉などの一次精錬炉、若しくはＲＨ真空脱ガス装置などの二次精錬炉で溶製された溶鋼８を、浸漬ノズル２を通してタンディッシュから鋳型１に注入する。溶鋼８は、吐出孔７から鋳型短辺６に向かう吐出流９となって鋳型内に注入される。鋳型内に注入された溶鋼８は鋳型１により冷却され、凝固シェル１１を形成する。そして、鋳型内に所定量の溶鋼８が注入されたなら、吐出孔７を鋳型内の溶鋼８に浸漬した状態で、鋳型１の下方の二次冷却帯に設置したピンチロール（図示せず）を駆動して、外殻を凝固シェル１１とし、内部に未凝固の溶鋼８を有する鋳片の引き抜きを開始する。引き抜き開始後は、溶鋼湯面１０の位置を鋳型内の略一定位置に制御しながら鋳造する。鋳型内の溶鋼湯面１０の上にはモールドパウダー１２を添加する。モールドパウダー１２は溶融して、溶鋼８の酸化防止や、凝固シェル１１と鋳型１との間に流れ込んで潤滑剤としての効果を発揮する。
【００３１】
この鋳造中、リニア型移動磁場発生装置３からは移動磁場を、また、静磁場発生装置４からは静磁場を印加する。
【００３２】
リニア型移動磁場発生装置３には、図４に示すように複数の電磁コイル（但し図５では図示せず）が幅方向に並んで設置されており、隣り合う電磁コイルに流す電流の位相をずらすことにより、所謂リニアタイプの移動磁場を発生させている。図４では、磁場が鋳型短辺６から鋳型１の中央部の浸漬ノズル２に向かって移動する状態を示しており、図４において、ＦX は溶鋼８の吐出流９に作用する電磁力を表し、ＶX は移動磁場の移動速度を表し、ＢYは移動磁場の磁束密度を表している。その磁場の移動速度ＶX は、電磁コイルのポールピッチτと周波数ｆとから、下記の（１）式によって表される。電磁コイルのポールピッチとは、Ｓ極からＮ極までの距離である。
【００３３】
【数１】
2008055431.tif 000003
【００３４】
レンツの法則より、発生する誘導電流ＪZ は下記の（２）式で表される。但し、（２）式において、σは溶鋼の電気伝導度、ＶXは移動磁場の移動速度、ＢY は移動磁場の磁束密度である。
【００３５】
【数２】
2008055431.tif 000004
【００３６】
電磁力ＦX は下記の（３）式で表され、磁場の移動方向と同じ向きに電磁力ＦX が作用する。
【００３７】
【数３】
2008055431.tif 000005
【００３８】
つまり、移動磁場の移動方向とそのときの電磁力ＦX を設定することにより、リニア型移動磁場発生装置３によって鋳型内の溶鋼流動を制御することができる。
【００３９】
本発明において、このリニア型移動磁場発生装置３により印加される移動磁場の印加パターンは、図６及び図７に示す２種類であり、鋳造速度が速く、鋳型１における溶鋼流動を減速したい場合には、図６に示すように、磁場を両方の鋳型短辺６から浸漬ノズル２の方向に移動させて、電磁力ＦX によって浸漬ノズル２から吐出される溶鋼８の吐出流９を減速させ、また、鋳造速度が遅く、鋳型１における溶鋼流動を促進させたい場合には、図７に示すように、磁場を浸漬ノズル２から鋳型短辺６の方向に移動させて、電磁力ＦXによって浸漬ノズル２から吐出される溶鋼８の吐出流９を加速させる。尚、図６及び図７は、磁場の移動方向を鋳型１の真上から示した図であり、図中の矢印が磁場の移動方向を表している。
【００４０】
一方、移動磁場によって減速或いは加速された吐出流９のうちの鋳型下方に向かう下降流は、静磁場発生装置４による静磁場の印加された領域に進入する。尚、静磁場では、移動する溶鋼には誘導電流が発生し、この誘導電流と静磁場とによって移動する方向と逆向きの電磁力が溶鋼に作用する。つまり、溶鋼の流動を止めるように電磁力が作用する。
【００４１】
静磁場の印加された領域に進入した下降流は、静磁場によって減速するものも生じるが、静磁場の領域を迂回するように、或いは静磁場の領域に撥ね返されるようにして上昇流に転じる。この上昇流によって凝固シェル１１の近傍の溶鋼流速が鋳型幅方向全体で増加する。その結果、凝固シェル１１と溶鋼８との界面における脱酸生成物及び不活性ガス気泡の洗浄効果が増大し、脱酸生成物及び不活性ガス気泡の付着が抑制され、脱酸生成物及び不活性ガス気泡の極めて少ない凝固シェル１１を得ることができる。
【００４２】
即ち、本発明では、浸漬ノズル２の吐出孔７の位置に設置したリニア型移動磁場発生装置３によって溶鋼湯面１０における溶鋼流速が適正な範囲に制御されるとともに、リニア型移動磁場発生装置３よりも下方に設置した静磁場発生装置４により、凝固シェル１１の近傍の溶鋼流速が増大し、これらにより、溶鋼湯面１０の近傍における凝固シェル１１へのモールドパウダー１２の巻き込みがなく、且つ凝固シェル１１への脱酸生成物及び不活性ガス気泡の付着の極めて少ない、清浄で高品質の鋼スラブ鋳片を安定して製造することが可能となる。
【実施例１】
【００４３】
本発明の効果を確認するために、図５に示すスラブ連続鋳造機を用いてアルミキルド鋼の鋳造試験を実施した。試験では、鋳片のサイズを、厚みが２２０ｍｍ、幅が１６００ｍｍとし、定常鋳造時の鋳造速度を２．３ｍ／分として鋳造した。用いた浸漬ノズルは、ノズル孔の底部が凹状形状である所謂「プール付き」の２孔ノズルで、吐出角度が下向き２５度、ノズル内径が９０ｍｍの浸漬ノズルである。移動磁場発生装置は、３相交流のリニア型移動磁場発生装置であり、電磁コイルの中心位置が鋳型内溶鋼湯面から３４５ｍｍ離れた位置（浸漬ノズル吐出孔の下端位置相当）になるように設置し、静磁場発生装置は、電磁石とし、電極の中心位置が鋳型内溶鋼湯面から１１１０ｍｍ離れた位置になるように設置した。移動磁場発生装置は、０．１２テスラ（Ｔ）の強度で、磁場の移動方向を鋳型短辺から浸漬ノズルに向かう方向として印加し、静磁場発生装置は、０．４Ｔの強度で印加した。
【００４４】
試験は、移動磁場も静磁場も印加しない条件（条件１）、静磁場のみを印加した条件（条件２）、移動磁場のみを印加した条件（条件３）、移動磁場及び静磁場を印加した条件（条件４）の４つ水準で実施した。
【００４５】
鋳造中、条件１、条件３及び条件４では、鋳型内溶鋼湯面近傍の溶鋼流速、並びに、鋳型内溶鋼湯面近傍の凝固界面における溶鋼流速を測定した。溶鋼湯面近傍の溶鋼流速は、溶鋼湯面に耐火物製の浸漬棒を、上端部を回転可能に支持した状態で、その下端部を溶鋼湯面に浸漬させ、溶鋼流速に応じて変化する浸漬棒の傾斜角度から算出した。凝固界面における溶鋼流速は、鋳型に埋設した熱電対の測温値に基づき、熱伝達方程式により算出した。
【００４６】
図８に、溶鋼湯面近傍の溶鋼流速の測定結果を示し、図９に、凝固界面における溶鋼流速の測定結果を示す。図８及び図９において、横軸の鋳型幅方向位置は鋳型中心を起点（ゼロ）として、左側を負（マイナス）で表示し、右側を正（プラス）で表示している。また、図８の溶鋼流速は、横軸の幅方向位置が負側から正側に向いた流れを正で表示し、その逆向きの流れを負で表示している。図９の溶鋼流は流れの方向に関係なく絶対値で表示している。
【００４７】
磁場を印加しない条件１では、鋳型内溶鋼湯面近傍の流速が速く、また、湯面変動も大きく、安定した湯面制御は困難であった。一方、凝固界面の溶鋼流側は速く、脱酸生成物及び不活性ガス気泡の洗浄・除去効果は高いことが分かった。
【００４８】
静磁場のみを印加した条件２では、条件１とほぼ同等の挙動を示し、鋳型内溶鋼湯面近傍の流速が速く、また、湯面変動も大きく、安定した湯面制御は困難であった。
【００４９】
移動磁場のみを印加した条件３では、鋳型内溶鋼湯面近傍の流速は抑えられ、且つ、湯面変動も少なく、モールドパウダーの巻き込みは少ないことが伺えた。しかしながら、図９に示すように凝固界面の流速は、試験した４つの水準の中では最も遅く、脱酸生成物や不活性ガス気泡の洗浄・除去効果は少ないことが確認できた。
【００５０】
移動磁場と静磁場とを印加した条件４では、鋳型内溶鋼湯面近傍の流速は条件３と同様に抑えられ、且つ、湯面変動も少なく、モールドパウダーの巻き込みは少ないことが伺えた。また、凝固界面の流速は条件３に比べて増大しており、脱酸生成物及び不活性ガス気泡の洗浄・除去効果も確保されることが確認できた。
【００５１】
鋳造後のスラブ鋳片を薄鋼板に圧延し、薄鋼板において超音波探傷試験によりモールドパウダー及び脱酸生成物を起因とする欠陥を調査した。その結果、条件１及び条件２では、モールドパウダーを起因とする欠陥が相当数発生した。これに対して条件３及び条件４では、モールドパウダーを起因とする欠陥は検出されなかった。また、条件４では、脱酸生成物に起因すると考えられる微小欠陥は、条件３に比べて約６割減少した。
【００５２】
以上の結果から、本発明によりモールドパウダーの巻き込み防止と脱酸生成物の凝固界面からの洗浄・除去とを同時に達成することができ、清浄な鋳片の製造が可能となることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】移動磁場を印加したときの、電磁流体シミュレーションによって求めた流速ベクトル図である。
【図２】静磁場を印加したときの、電磁流体シミュレーションによって求めた流速ベクトル図である。
【図３】移動磁場と静磁場とを組み合せて印加したときの、電磁流体シミュレーションによって求めた流速ベクトル図である。
【図４】鋳型短辺側から鋳型中央の浸漬ノズル側に向かって移動する移動磁場を印加する場合の流動制御装置及びメカニズムの概略斜視図である。
【図５】本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の鋳型部位の概略正面図である。
【図６】浸漬ノズルから吐出される吐出流を減速させるときの移動磁界の印加パターンを示す図である。
【図７】浸漬ノズルから吐出される吐出流を加速させるときの移動磁界の印加パターンを示す図である。
【図８】溶鋼湯面近傍の溶鋼流速の測定結果を示す図である。
【図９】凝固界面における溶鋼流速の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  鋳型
２  浸漬ノズル
３  リニア型移動磁場発生装置
４  静磁場発生装置
５  鋳型長辺
６  鋳型短辺
７  吐出孔
８  溶鋼
９  吐出流
１０  溶鋼湯面
１１  凝固シェル
１２  モールドパウダー
１３  ガイドロール
【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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