(57)【要約】【課題】中厚スラブから普通厚スラブにおいて、スラブ中への非金属介在物やモールドパウダ等の捕捉を大幅に減少させ、自動車用鋼鈑や飲料缶用鋼板の製造に使用可能とする。【解決手段】一対の長辺（３０ａ）面と一対の短辺（３０ｂ）面で形成され、溶鋼８の入口側及び出口側が開放されている連続鋳造用鋳型３０において、入口側の断面積が出口側の断面積より大きく、入口側の周長（Ｌ１）と出口側の周長（Ｌ２）が、次の関係    １．００＜（Ｌ１／Ｌ２）≦１．０２を満足し、出口側は矩形形状であり、出口側の相対する長辺鋳型間距離（Ｔ２）が１５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下とする。【選択図】図２
2008194731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の長辺面と一対の短辺面で形成され、溶鋼の入口側及び出口側が開放されている連続鋳造用鋳型において、
入口側の断面積が出口側の断面積より大きく、
入口側の周長（Ｌ１）と出口側の周長（Ｌ２）が、次の関係
１．００＜（Ｌ１／Ｌ２）≦１．０２
を満足し、
出口側は矩形形状であり、
出口側の相対する長辺鋳型間距離が１５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】
入口側の相対する長辺鋳型間距離の最大距離が、出口側の相対する長辺鋳型間距離より大とされていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項３】
入口側の相対する長辺鋳型間距離の最大距離が１８０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項４】
鋳型内の厚肉部の形状が、湾曲曲線を構成していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項５】
前記鋳型の長さが、垂直方向下方へ鋳型入口側から鋳型出口側まで６００ｍｍ〜１５００ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の連続鋳造用鋳型を用いることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造用鋳型及び鋼の連続鋳造方法に係り、特に、厳格な表面品質が要求される自動車用鋼板や飲料缶用鋼板の素材として使用する、厚みが１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下の、一般的に中厚スラブから普通厚スラブと呼ばれる厚みのスラブ（鋳片）を鋳造する際に用いるのに好適な、連続鋳造用鋳型、及び、これを用いた鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用鋼板、特に自動車用製品の外板部となる箇所に使用される鋼板や、飲料缶等に使用される鋼板では、表面の美麗さや塗装性、ラミネート性等が求められる。自動車用鋼板や飲料缶用鋼板として使用される極低炭素アルミキルド鋼、乃至、低炭素アミルキルド鋼は、その精錬過程で酸素を使用して溶鋼中の炭素を酸化除去する工程が不可欠であるため、この工程で溶鋼中に溶存した酸素を、更にアルミニウム等の脱酸剤で脱酸する工程が必要となる。この脱酸工程において、溶鋼中の溶存酸素が前記脱酸剤と結合して、脱酸生成物であるアルミナ等を生じ、これが溶鋼中に非金属介在物として残存する。
【０００３】
このような非金属介在物がスラブの表面近傍に存在すると、スラブを熱間圧延及び冷間圧延して薄鋼板とした場合に、鋼板の表面にへゲや膨れ等の欠陥を生じるので好ましくない。又、脱酸生成物以外にも、連続鋳造時に、図１に例示する鋳型（モールド）３０内の溶鋼表面に添加するモールドパウダや、タンディッシュ２０から鋳型３０内に溶鋼を供給するための浸漬ノズル２２の詰まり防止のために供給されるアルゴンガスの気泡が溶鋼中に巻き込まれたものが、気泡単独、あるいは、脱酸生成物と合体した気泡として溶鋼中に残存しても、上記の脱酸生成物と同様な表面欠陥をもたらすことが知られている。図において、９はスラブ、４０は２次冷却帯のロールである。
【０００４】
従って、自動車用鋼板や飲料缶用鋼板として使用するスラブでは、スラブ中への非金属介在物やモールドパウダ等の捕捉を大幅に減少させる必要がある。
【０００５】
又、前述したアルミナを主体とした脱酸生成物は、タンディッシュ２０から鋳型３０へ溶鋼を供給する際に用いる耐火物製の浸漬ノズル２２に付着し、溶鋼流動を阻害して、スラブ品質の低下を引き起こすことも知られている。そこで、浸漬ノズル２２へのアルミナ付着を防止するために様々な対策が採られているが充分ではない。
【０００６】
そのため、薄スラブ連続鋳造プロセスのように、浸漬ノズル２２の内径、外径や吐出穴を小さくしなければならない場合には、浸漬ノズル２２へのアルミナ付着を防止するために、鋼中にカルシウム等を添加している。薄スラブ連続鋳造プロセスで使用する浸漬ノズル２２の内径、外径が小さいのは、厚みの小さい鋳型３０にノズルを挿入するためである。カルシウム添加鋼は、鋼中に存在する介在物を粗大化したり、鋼の材質特性（延びや絞り性）を悪化させるために、自動車用鋼板として用いることが出来無い。
【０００７】
又、薄スラブ連続鋳造プロセスでは、鋳型の断面積が普通厚連続鋳造プロセスに比べて小さく、普通厚連続鋳造プロセスのように、介在物の浮遊機会が多くない。そのため、介在物やモールドパウダの捕捉量が増えてしまう。
【０００８】
更に、薄スラブ連続鋳造プロセスは、普通厚連続鋳造プロセスに比べて、鋳造速度は概ね速いものの、製造されるスラブの厚みが薄いために、鋼の重量を基準とした生産性を比較すると劣っている。
【０００９】
これに対して、全体を厚くすると、冷却が追い付かないため鋳造速度が速められず、スラブの厚みが増えると後工程の圧延でも困ってしまう。
【００１０】
そこで特許文献１、２には、浸漬ノズル２２の吐出口を扁平形状とし、浸漬ノズル２２と鋳型壁面の間隔を５０ｍｍ以上確保することが提案されている。
【００１１】
上記のように薄スラブ連続鋳造プロセスは、普通厚連続鋳造プロセスで必要となる分塊工程や熱間圧延工程が不要になるという利点は有るものの、製造可能な鋼種も限定され、本発明の主目的である自動車用外板用途向けのスラブを製造出来無いのが現状である。よって、品質上も、生産性の観点からも、有利なプロセスとは言えなかった。
【００１２】
これに対して普通厚連続鋳造プロセスでは、スラブを製造する段階で、上記したような鋼板の表面欠陥の原因となるスラブ表層欠陥の発生を防止する試みがこれまでになされてきた。以下に例を挙げる。
【００１３】
（１）鋳型内での溶鋼中からの脱酸生成物、モールドパウダあるいは気泡等の浮上・分離を促進すべく、垂直部を有する連鋳機で鋳造する。
【００１４】
（２）モールドパウダの粘度を大きくして、溶鋼中へのモールドパウダの巻き込みを減少させる。
【００１５】
（３）電磁力により、メニスカス近傍に水平方向の流れを付与し、溶鋼内に浮遊する異物が凝固シェルに捕捉されるのを防止する（溶鋼流動による洗浄効果）（特許文献３等）。
【００１６】
【特許文献１】特開平５−２８５６１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６４９４７号公報
【特許文献３】特開平６−２２６４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１や２に記載の技術では、特殊な偏平形状の浸漬ノズルを用いる必要があり、浸漬ノズルから鋳型内への溶鋼流入が円滑で無くなる可能性がある。
【００１８】
又、上記の従来技術（１）〜（３）は、次に述べるような問題を残していた。
【００１９】
（１）のように、垂直部を有する連鋳機で生産したスラブであっても、近年ますます厳しくなっている表面厳格材の品質要求に応えることのできる品質レベルには達せられない。
【００２０】
（２）のように、モールドパウダの粘性を大きくした場合、モールドパウダが鋳型の潤滑に十分に寄与できず、鋳型内でのシェル拘束、更にはブレークアウト発生等の危険が高まってしまい、望ましくない。
【００２１】
（３）のように、メニスカス近傍で溶鋼流動を与えて介在物を洗浄しようとした場合、逆にメニスカスでのモールドパウダ巻き込みを増加させる懸念が生じる。又、凝固シェルへの熱伝達が促進されるため、凝固シェルの成長が阻害される。その結果、鋳型出口近傍で溶鋼静圧によるスラブ短辺バルジングが顕著になり、甚だしい場合には、シェル再溶解によるブレークアウトの発生に繋がり、鋳造の安定操業が阻害されるという問題があった。
【００２２】
上記のように、従来の技術では、鋼板の表面欠陥の原因となるスラブ表層欠陥の発生を完全に防止できていないのが実状である。
【００２３】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、中厚スラブから普通厚スラブにおけるスラブ表層欠陥の発生を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記のような問題を解決するため、本発明は、スラブ中の介在物（脱酸生成物、モールドパウダ、気泡等）を浮上除去する機会を多くするために、普通厚の鋳型において、鋳型中央部の厚みを増加することで、鋳型内の銅板表面側から、スラブ内部へ進行する凝固シェルに捕捉される介在物の個数を減少させることが可能となる。又、凝固シェルの凝固収縮量以上の変形を凝固シェルに与えない構造とすることで、凝固シェルへの負荷が増大して、凝固シェルの座屈、変形、あるいは凝固中の溶鋼の漏洩（いわゆるブレークアウト）等を避けることができる。又、鋳型の下端部の厚みを上端部よりも減少させるため、鋳型を通過した後の２次冷却帯における連鋳機内の冷却能は相対的に低下しない。更に、鋳型下端厚みと同様の冷却が実現できるため、スラブの生産性は確保される。結果として、下工程に搬送するスラブの厚みが増加しないため、熱延加熱炉工程、厚板加熱炉工程での燃料原単価負荷も増大しない。
【００２５】
鋳型内の厚肉部の形状は、入口側の周長（Ｌ１）と出口側の周長（Ｌ２）が、次式
１．００＜（Ｌ１／Ｌ２）≦１．０２        …（１）
の関係を満たす範囲で、鋳型と凝固シェル間の摩擦が少ないように、その湾曲曲線を構成することが望ましい。又、湾曲した鋳型の内部でも凝固シェルの発達が均一に進行するように、鋳型表面から、鋳型の冷却水水路までの距離が一定になるように、湾曲曲線に追従していることが望ましい。
【００２６】
このように湾曲した形状であると、鋳型内で成長した凝固シェル界面における溶鋼の流動の方向が、凝固シェルと平行な方向に流れ易くなるために、鋼中介在物の捕捉を、より低減することが可能になる。
【００２７】
本発明は、上記のような研究結果に基づいてなされたもので、請求項１に係る発明は、一対の長辺面と一対の短辺面で形成され、溶鋼の入口側及び出口側が開放されている連続鋳造用鋳型において、入口側の断面積が出口側の断面積より大きく、入口側の周長（Ｌ１）と出口側の周長（Ｌ２）が、次式の関係
１．００＜（Ｌ１／Ｌ２）≦１．０２        …（１）
を満足し、出口側は矩形（長方形）形状であり、出口側の相対する長辺鋳型間距離（Ｔ２）が１５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であることを特徴とする連続鋳造用鋳型である。
【００２８】
又、請求項２に係る発明は、入口側の相対する長辺鋳型間距離の最大距離（Ｔ１）が、出口側の相対する長辺鋳型間距離（Ｔ２）より大とされていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用鋳型である。
【００２９】
又、請求項３に係る発明は、入口側の相対する長辺鋳型間距離の最大距離（Ｔ１）が１８０ｍｍ以上、望ましくは３３０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用鋳型である。
【００３０】
又、請求項４に係る発明は、鋳型内の厚肉部の形状が、湾曲曲線を構成していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の連続鋳造用鋳型である。
【００３１】
又、請求項５に係る発明は、前記鋳型の長さが、垂直方向下方へ鋳型入口側から鋳型出口側まで６００ｍｍ〜１５００ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の連続鋳造用鋳型である。
【００３２】
又、請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の連続鋳造用鋳型を用いることを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明を用いることにより、浮上除去する鋳型内気泡・介在物除去によって、自動車用鋼鈑や、飲料缶等に使用される品質厳格材の表面品質を向上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】
【００３４】
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。
【００３５】
本発明が適用される連続鋳造機は、図１に例示した如く、浸漬ノズル２２を備えたタンディッシュ２０と、本発明に係る鋳型３０と、２次冷却帯のロール４０とを主に備えており、タンディッシュ２０から注入される溶鋼８が鋳型３０で冷却されて鋳片９となる。
【００３６】
前記鋳型３０は、一対の長辺（３０ａ）面と一対の短辺（３０ｂ）面で形成され、溶鋼の入口側（図２（Ｂ））及び出口側（図２（Ｃ））が開放されており、入口側の断面積が出口側の断面積より大きく、入口側の周長Ｌ１と出口側の周長Ｌ２が次式の関係を満足し、
１．００＜（Ｌ１／Ｌ２）≦１．０２        …（１）
出口側は図２（Ｃ）に示す如く、長方形形状であり、出口側の相対する長辺鋳型間距離Ｔ２が１５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下とされている。
【００３７】
又、入口側の相対する長辺鋳型間距離の最大距離Ｔ１と、出口側の相対する長辺鋳型間距離Ｔ２は、次式を満たすことが望ましい。
【００３８】
Ｔ１＞Ｔ２                …（２）
【００３９】
更に、入口側の相対する長辺鋳型間距離の最大距離Ｔ１は１８０ｍｍ以上、望ましくは３３０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００４０】
鋳型内の厚肉部の形状は、図２（Ｂ）に示す如く、湾曲曲線を構成していることが望ましい。ここで、図２（Ｂ）に示す厚肉部の幅（湾曲形状の長さ）Ｂ１は、鋳型３０の最小幅とすることができる。なお、入口側の両端部近傍が略平行とされているのは、幅変更に対応できるようにするためである。
【００４１】
又、鋳型の長さＤ（図２（Ａ））は、鋳型入口側から鋳型出口側まで６００〜１５００ｍｍであることが望ましい。
【００４２】
前記鋳型３０は、図１に示した如く、連鋳機に組み込まれて、スラブ９の連続鋳造に用いられる。
【実施例】
【００４３】
鋳型長さ（Ｄ）０．９５ｍ、垂直部長さ２．５ｍ、湾曲半径８．０ｍである垂直曲げ型連鋳機を用いて、鋳造試験を行なった。連鋳機（鋳型先端から機端まで）の長さは４２ｍである。引き抜き速度を２．０〜５．０ｍ／分の間で変更した。鋼種は、極低炭素鋼（Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：０．０３％、Ｍｎ：０．２％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．０１％）、低炭素鋼（Ｃ：０．０４％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．２％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．０１％）、一部中炭素鋼（Ｃ：０．１０％、Ｓｉ：０．３％、Ｍｎ：１．４％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．００４％）にて試験を行なった。
【００４４】
使用した鋳型は、全幅（図２（Ｃ）中Ｗ２）が１６００ｍｍ、鋳型上端厚肉部の幅（図２（Ｂ）中Ｂ１）が１０００ｍｍ、鋳型上端厚肉部の厚み（図２（Ｂ）中Ｔ１）が３００ｍｍ、鋳型上端薄肉部の厚み（図２（Ｂ）中Ａ１）が２２０ｍｍ、鋳型下端薄肉部の厚み（図２（Ｃ）中Ｔ２）が２２０ｍｍである。
【００４５】
極低炭素鋼及び低炭素鋼については、２００トン／ヒートを１ヒートのみ鋳造後、引き抜き開始時、ないし引き抜き終了時に鋳造したスラブを避け、鋳造条件が一定であると見做せるスラブのみを熱間圧延、冷間圧延、表面処理を施すことでスラブ品質の調査を行なった。結果を表に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
表において、表面処理鋼鈑の製鋼性起因表面欠陥指数は、本実施例で得たスラブから製造した表面処理コイルの表面欠陥の個数を指数化して示す。表面処理鋼鈑の製鋼性起因表面欠陥評価は、０．３未満の条件を○、０．３以上の条件を×として表わした。この○と×は、表面厳格材を製造して出荷し、客先での評価が良好であったスラブから経験的に決定した。
【００４８】
表面欠陥指数は、表面処理鋼鈑の表面を偏光光学式欠陥検査計にて検査して、コイル１００ｍ当たりの検出欠陥個数を表わしたもので、極低炭素鋼を通常鋳型で製造した場合の欠陥個数を１．０として指数化したものである。
【００４９】
中炭素鋼のスラブについては、表面処理後のスラブ品質調査は行なわなかったが、本発明例の鋳型を用いても、溶鋼のブレークアウトが発生することなく、２００トンを完全に鋳造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明が適用される連続鋳造機の構成を示す図
【図２】本発明に係る鋳型の実施形態の形状を示す図
【符号の説明】
【００５１】
８…溶鋼
９…鋳片
３０…鋳型
３０ａ…長辺
３０ｂ…短辺
【図１】
2008194731.tif 000004
【図２】
2008194731.tif 000005