(57)【要約】【課題】垂直曲げ型の連続機を用いてステンレス溶鋼を鋳造する際に鋳片の表面に生じる気泡や介在物に起因する欠陥と、鋳片の内部の介在物欠陥を防止して良鋳片の歩留まりを高め、品質に優れた鋳片を安定して製造することができる電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法を提供する。【解決手段】垂直部を有する曲げ型連続鋳造機を用いてタンディッシュ内の溶鋼を浸漬ノズルを介して鋳型に注湯する垂直曲げ連鋳機を用いたステンレス溶鋼の鋳造方法において、鋳型に注湯した溶鋼を電磁攪拌しながら鋳造を行う。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直部を有する曲げ型連続鋳造機を用いてタンディッシュ内の溶鋼を浸漬ノズルを介して鋳型に注湯する垂直曲げ連鋳機を用いたステンレス溶鋼の鋳造方法において、鋳型に注湯した溶鋼を電磁攪拌することを特徴とする電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法において、前記浸漬ノズルの吐出口の角度が上向き５度〜下向き３５度で、浸漬深さを１５０〜３００ｍｍにして鋳造することを特徴とする電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法において、前記鋳造速度を０．８〜１．８ｍにしていることを特徴とする電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法において、前記鋳型内のメニスカスの下方に溶鋼の旋回流を付与することを特徴とする電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いてステンレス溶鋼を鋳造する際、鋳片の表面欠陥、あるいは内部欠陥などを減少して鋳片の品質を向上することができる電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転炉や電気炉などの精錬炉で溶製されたステンレス溶鋼は、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型に鋳造され、鋳型による冷却とこの鋳型の下方に配置された冷却帯とにより冷却しながら連続して鋳造する、いわゆる連続鋳造装置を用いて鋳片を製造する方法が採用されている。（引用文献１）、（引用文献２）。しかし、ステンレス溶鋼（溶鋼）中の酸化物やスラグ等の介在物、あるいはモールドパウダー等は、鋳片の凝固過程で凝固殻（凝固シェル）に補足されて鋳片の表面欠陥になったり、製品での表面疵や加工時の割れ等を発生させる要因になっている。また、溶鋼をタンディッシュからモールド（鋳型）に注入する場合、浸漬ノズルの内部に介在物が付着して注湯量が変動したり、ノズル詰まりによる注湯の中断などが生じる。
【０００３】
この浸漬ノズルの内部への介在物の付着を防止するため、浸漬ノズル中にアルゴンガスなどの不活性ガスを吹き込みながら鋳造を行っている。しかし、吹き込まれたアルゴンガスなどは、浸漬ノズルの吐出口から鋳型内に放出され、大小さまざまな直径の気泡を形成し、大きいものは浮上し、小さい微細な気泡が溶鋼の吐出流に随伴して鋳片の深部に侵入したり、凝固して厚みを増しつつある凝固シェルに補足されて気泡性の欠陥を生じる。
更に、吐出流に随伴する酸化物からなる介在物も同様に鋳片の深部に侵入し、凝固シェルに補足されたり、内部に集積帯を形成して表面あるいは内部欠陥の要因になる。
【０００４】
この対策として、引用文献３に記載されているように、ステンレス溶鋼の鋳造に、垂直曲げ型の連鋳機を用いて、その鋳造条件を浸漬ノズルの吐出口の角度を上向き５°〜下向き３５°とし、その浸漬深さをメニスカスから下方１５０〜３００ｍｍにして鋳型に注湯し、０．８〜１．８ｍ／分の鋳造速度で鋳造を行うことにより、介在物やアルゴンガス気泡などに起因した欠陥を防止しながら高速鋳造による生産性の向上を図ることが提案されている。
【０００５】
【引用文献】
（ａ）引用文献１（特公昭６１−３９１４４号公報）
（ｂ）引用文献２（特開平３−１７４９６２号公報）
（ｃ）引用文献３（特開平６−２６２３０２号公報）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、引用文献３に記載された方法では、鋳造条件である浸漬ノズルの吐出口の角度とその浸漬ノズルのメニスカスからの浸漬深さ、及び鋳造速度を特定の範囲となるようにしているが、通常の連続鋳造作業では、タンディッシュを介して浸漬ノズルから鋳型に注湯を開始する直後以降の低速域と、注湯と引き抜きが安定した安定鋳造領域と、鋳造末期の低速域となる各領域が必ず生じる。
【０００７】
この引用文献３に記載された条件では、この低速域となる鋳造初期や鋳造末期、あるいは鋳造中におけるブレークアウトや軽微な設備トラブル等の減速鋳造を行う非定常部では、浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流が少なくなるため、溶鋼の吐出流による凝固シェルの内面のシェルウォシング効果が小さくなって、凝固シェルに気泡や介在物の補足され、その量が増加して鋳片の品質を悪化させるという問題がある。
【０００８】
更に、鋳造が安定している領域においても、鋳型に浸漬した浸漬ノズルの周辺部では、鋳型と浸漬ノズルとの隙間が狭くなり、溶鋼の流れに淀みを生じ、この淀み部では、溶鋼が冷却され易く温度低下やシェルウォシング効果の低下によって、凝固シェルの薄い部分（表層部）に介在物やアルゴンガス気泡が補足されてその量が増加し、鋳片の品質を悪化させて良鋳片の歩留まりが悪化すると言った問題がある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、垂直曲げ型の連続機を用いてステンレス溶鋼を鋳造する際に鋳片の表面に生じる気泡や介在物に起因する欠陥と、鋳片の内部の介在物欠陥を防止して良鋳片の歩留まりを高め、品質に優れた鋳片を安定して製造することができる電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法は、垂直部を有する曲げ型連続鋳造機を用いてタンディッシュ内の溶鋼を浸漬ノズルを介して鋳型に注湯する垂直曲げ連鋳機を用いたステンレス溶鋼の鋳造方法において、鋳型に注湯した溶鋼を電磁攪拌しながら鋳造する。この方法により、減速鋳造鋳造を行う非定常部及び定常部にいて浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流が減少して吐出流による凝固シェルの内面のシェルウォシング効果が低下するのを、鋳型内の溶鋼に攪拌流を形成することによって、凝固シェルの内表面のシェルウォシング効果を高め、凝固シェルに補足される気泡や介在物を除去し、品質の良好な表層を備えた鋳片を製造することができる。
【００１１】
ここで、前記浸漬ノズルの吐出口の角度が上向き５度〜下向き３５度で、浸漬深さを１５０〜３００ｍｍにして鋳造すると良い。これにより、浸漬ノズルからの吐出流が凝固シェルに当たり反転した下向流が強くなるのを抑えることができ、溶鋼に随伴した気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するのを抑制することができる。また、反転して形成される上向流による湯面変動やパウダーの巻き込みなどを防止することができる。
【００１２】
なお、浸漬ノズルの吐出口の角度を上向き５度が超えると、上向流が強くなり、この上向流によってパウダーの巻き込みが発生する。一方、吐出口の角度が下向き３５度を超えると、下向流が強くなって溶鋼に随伴した気泡や介在物が鋳片の深部に侵入し、鋳片の表層や内部に気泡や介在物に起因した欠陥が生じ易くなる。また、浸漬深さが１５０ｍｍ未満になると、吐出流に起因する湯面変動やパウダーの巻き込みが生じる。一方、３００ｍｍよりも深くなると、下向流に随伴する気泡や介在物が増加して鋳片の内部の品質を阻害する。
【００１３】
更に、前記鋳造速度を０．８〜１．８ｍにすると良い。これにより、吐出口からの溶鋼の吐出量を抑制し、溶鋼の吐出流を適正な流れにし、上向流に起因するパウダーの巻き込みや下向流に随伴して鋳片の深部に侵入する気泡や介在物を抑制することができる。しかも、鋳造速度を０．８〜１．８ｍの高速鋳造にすることにより、鋳型内のメニスカス近傍への熱供給を促進して溶鋼の温度低下によるデッケルの生成やパウダーの溶融不足によるノロカミ、ピンホール等の発生を抑制することができる。鋳造速度が０．８ｍ未満になると、鋳造速度の低下により生産性が悪くなる。一方、鋳造速度が１．８ｍを超えると、吐出量が増加し、溶鋼の吐出流による湯面変動やパウダーの巻き込み、及び鋳片への気泡や介在物の侵入が深くなり、鋳片の内部欠陥の増加を招く。
【００１４】
また、前記鋳型内のメニスカスの下方に溶鋼の旋回流を付与することが好ましい。これにより、鋳型の内周壁に沿った溶鋼の旋回流を形成して凝固シェルの洗浄効果をより高めることができ、凝固シェルに気泡や介在物が補足されるのを防止する。しかも、浸漬ノズルと鋳型との隙間の狭い部位で発生する溶鋼の淀みを抑制し、鋳片の表層部に発生する欠陥を抑制し、清浄な鋳片を製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明の形態に係る電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法に用いる連続鋳造装置の説明図、図２は、同連続鋳造装置の浸漬ノズルの断面図、図３は、鋳造速度と成品不合発生指数の関係を表すグラフである。図１に示すように、連続鋳造装置１は、ステンレス溶鋼（溶鋼）２を図しない取鍋から注湯して溜めるタンディッシュ３と、タンディッシュ３の下部に取り付けられた溶鋼２を鋳型７に注湯する浸漬ノズル４を設けている。
【００１６】
更に、浸漬ノズル４の吐出口５から注湯した溶鋼２を冷却して凝固シェル６を形成する鋳型７と、その鋳型７によって冷却されて内部が溶融状態の鋳片８を支持しながら鋳片８を冷却する複数の散水ノズルを配置した支持セグメント９を備えている。鋳片８は、冷却により凝固厚みを増しながら図示しないピンチロールにより所定の速度で引き抜きが行われる。鋳型７内の溶鋼２には、メニスカス（湯面）の上にパウダー１０が添加されており、吐出口５から流出した溶鋼２の熱により、その一部が溶融して溶融層を形成し、鋳型７と凝固シェルの隙間に流入して潤滑を良好にした鋳造を行っており、鋳型７の外部には、鋳型内の溶鋼２を攪拌する電磁攪拌装置１１ａ、１１ｂを備えている。
【００１７】
浸漬ノズル４は、図２に示すように、浸漬ノズルの下部に左右対称に二つの吐出口５を有し、この吐出口５の角度Ｑが浸漬ノズル４の軸心ｘに対して上５°〜下向き３５°の範囲を満たすように形成し、浸漬深さＬを１５０〜３００ｍｍとなるようにしている。この浸漬ノズルへのアルゴンガスの供給は、図示しない浸漬ノズル４の上方に配置される上ノズルから吹き込まれる。
【００１８】
次に、本発明に形態に係る連続鋳造装置１を用いて、電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法について説明する。
ステンレス溶鋼（溶鋼）２をタンディッシュ３に注湯し、タンディッシュ３内の溶鋼２が２０〜２５トン程度溜まつた時点で、取鍋から注湯を継続しながらタンディッシュ３の底部に取り付けた浸漬ノズル４から鋳型７への注湯を開始する。そして、鋳型７内に所定の溶鋼２が注湯された時点で、一旦１分間程度ホールドした後、溶鋼２を注湯しながら鋳型７の上端より下１００ｍｍ程度の位置まで溶鋼２のメニスカスを上昇させてから十分に凝固シェルを形成してダミーバーの引き抜きを開始して鋳造を行う。
【００１９】
この鋳型７への注湯の状態は、鋳造を開始してから定常速度に到達するまでの間、鋳造速度が限りなく低いか、あるいは０．６トン／分未満の鋳造速度で行われるため、鋳型７の冷却によって生成する凝固シェルに溶鋼２内に混入した介在物や浸漬ノズル４内に吹き込まれたアルゴンガスの気泡等が補足される。そして、鋳片の表面欠陥が発生し、鋳片の品質を大きく阻害することになる。
一方、鋳造速度が例えば、０．８〜１．８ｍ／分の定常の鋳造速度で鋳造中であっても、パウダー１０の潤滑不良や湯面変動等によってブレークアウトの危険性が生じる場合があり、この場合には、殆ど注湯を停止した状態から０．６ｍ／分未満の範囲での鋳造速度の調整を行う。
【００２０】
更に、連々鋳造（鍋交換を行い連続して鋳造を行う）等の場合には、取鍋の交換時間のとの関係から浸漬ノズル４からの注湯量を極端に低下させて鋳造し、残溶鋼と次チャージの注湯を連続させる操業を行う必要がある。また、定常の鋳造速度で鋳造中であっても、浸漬ノズル４の左右の吐出口５の詰まりに起因した吐出流の偏流が生じ、この吐出流の偏流によって鋳型７内の流動が不安定になる。特に、浸漬ノズル４が浸漬された近傍では、浸漬ノズル４と内壁との隙間が狭くなっているため、この部位での溶鋼２の流れが低下し、鋳片８の幅方向での均一な流れが得られず、流動の変動に起因する淀みが発生し、この淀み部位の凝固シェル６に気泡や介在物が補足される等の前記した鋳造では鋳片８の品質を阻害することを知見できた。
【００２１】
そして、これ等の知見を基に、高速鋳造を維持しながら、鋳造工程において必ず発生する非定常部及び定常部の前記した問題を如何に解決するかについて研究の結果、非定常部及び定常部のいずれの領域においても、積極的に溶鋼の攪拌流（旋回流）を形成し、凝固シェルの内表面を溶鋼の旋回流で洗浄することが必要であることが判った。従って、鋳型７に電磁攪拌装置１１ａ、１１ｂを配置し、メニスカスより下方近傍２００〜３５０ｍｍの範囲のいずれかに位置する電磁攪拌装置１１ａ、１１ｂに通電して鋳型４の内周壁を旋回する溶鋼２の流れを形成する。この旋回流によって、凝固シェルの表面を溶鋼２の流れで洗浄することができ、気泡や介在物の少ない良好な凝固シェルを形成することができる。その結果、鋳造された鋳片の品質が前記した非定常部、定常部の如何なる領域においても向上させることができた。
【００２２】
更に、溶鋼２を鋳型浸漬ノズル４の吐出口５は、吐出口５からの溶鋼流が凝固シェル６に当たって反転する上向き流と下向き流が形成され、この上向き流と下向き流の状態は、吐出口５の角度によって、その強さが変化する。従って、図２に示すように、浸漬ノズル４の軸心ｘに対し、角度Ｑを上向き５度〜下向き３５度の範囲になるようにし、しかも、この浸漬ノズルの浸漬深さＬを１５０〜３００ｍｍにすることにより、過剰な上向き流や下向き流の形成を防止することができる。
【００２３】
そして、メニスカス近傍への熱の適正な供給が可能となり、パウダーの溶融の促進とデッケルの生成などを抑制することができる。更に、介在物が鋳片の深部に侵入するのを抑制して、鋳片の表層や内部欠陥の発生を防止することができる。この吐出口５の角度が上向き５度より大きくなると、注湯量（トン／分）が高い場合に上向き流に起因した湯面流速の増大によるパウダー１０の巻き込みを招く。一方、吐出口５の角度が下向き３５度を超えると、下向き流が増大して前記した気泡や介在物が鋳片の深部に侵入し、内部に補足されて品質を悪化させる。なお、浸漬ノズル４は、一般に用いられている分割型やタンディッシュに取り付けた一体型のものを用いることができる。
【００２４】
更に、浸漬ノズル４には、アルゴンガスを吹き込むことができ、その場合、浸漬ノズル４の上方に配置した上ノズルから４ＮＬ／分以下を吹き込むことにより、浸漬ノズル４の内部に介在物が付着するのを抑制し、鋳型７内の溶鋼２中に混入した介在物の浮上を促進することができる。このアルゴンガスの吹き込み量が４ＮＬ／分を超えて多くなると、アルゴンガス気泡が増加し、凝固シェル６に補足される気泡も増加して鋳片８の品質を阻害する。
【００２５】
また、本実施の形態では、カーボン、シリカのいずれか、あるいは両方の含有量をゼロ又は５質量％未満にした浸漬ノズル、あるいはドロマイト成分（ＣａＯ−ＭｇＯが主成分）系等の難付着性浸漬ノズルを用いることができる。この難付着性浸漬ノズルの場合は、浸漬ノズルの内面に介在物の付着が少なく、吐出口５の詰まりが生じないので、アルゴンガスの吹き込みを行わない鋳造が可能になり、アルゴンガスに起因する気泡欠陥を防止することができるため、より好ましい結果が得られる。
【００２６】
このように、前記した条件を満たすように鋳造を行うことにより、非定常部、あるいは定常部で発生する凝固シェルの表面の洗浄による清浄な凝固層の形成と、パウダーの溶融不足やデッケルの生成などを抑制し、しかも、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入して発生する鋳片の表層や内部欠陥を防止した極めて良品質の鋳片を高歩留まりで工業的に安定して鋳造することができる。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明の一実施の形態に係る電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法の実施例について説明する。
厚み２５０ｍｍ、幅１２００ｍｍの鋳型に、吐出口の大きさを６５Фにし、その浸漬ノズルをメニスカスより下方２００ｍｍとなるように浸漬し、電磁攪拌装置に０．４Ｍｗの出力を付与し、メニスカスの下方に鋳型の内壁に沿った溶鋼の旋回流を形成して鋳造を行った。その結果、図３に示すように、浸漬ノズルの角度を上向き５度から下向き３５度にして、鋳型に電磁攪拌装置を配置して鋳型内の溶鋼に旋回流を付与する攪拌（ＭＤ−ＥＭＳ）を行う場合（●）では、表面欠陥及び内部欠陥の少ない良品質の鋳片の鋳造が可能となり、成品不合格発生指数が０．２２以下の極めて良好な結果が得られた。そして、この鋳片を圧延加工した鋼材の成品欠陥も少なく、品質に優れた鋼材を製造することができた。
【００２８】
これに対して、浸漬ノズルの角度を上向き５度から下向き３５度にして、鋳型への電磁攪拌装置を配置せず、鋳型内の溶鋼を攪拌しない場合（○）では、鋳造速度が０．７ｍ／ｍｉｎ未満、及び１．６ｍ／ｍｉｎ以上の領域において、極端に悪化しており、全体的に見ても表面、あるいは内部の欠陥に起因する成品不合格発生指数が０．３〜１．０と極めて悪くなり、バラツキも大きくなって鋳片の品質が低下した。また、前記した条件を満たす鋳造を行い、浸漬ノズル中に２ＮＬ／ｍｉｎのアルゴンガスを吹き込んだ場合についても本発明の場合では、気泡に起因する成品不合格発生が少なく良好な結果が得られた。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の範囲である。例えば、電磁攪拌装置は、メニスカスの下方の溶鋼に旋回流を付与する場合の他に、鋳型内の溶鋼を攪拌するように配置したり、メニスカスの下方の溶鋼に旋回流を付与すると共に鋳型内の溶鋼を攪拌することを併用することができる。更に、鋳型の下方の支持セグメントに電磁攪拌装置を配置し、鋳片の未凝固部を攪拌して、凝固組織の改善やセンターポロシティの形成等の内部欠陥を防止することもできる。また、アルゴンガスの吹き込みは、浸漬ノズルあるいはタンディッシュのノズルからも吹き込むことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１〜４記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法においては、垂直部を有する曲げ型連続鋳造機を用いてタンディッシュ内の溶鋼を浸漬ノズルを介して鋳型に注湯する垂直曲げ連鋳機を用いたステンレス溶鋼の鋳造方法において、鋳型に注湯した溶鋼を電磁攪拌するので、非定常部及び定常部における凝固シェルの洗浄効果を安定して発現でき、鋳片の表面及び内部欠陥の少ない良品質の鋳片を鋳造ことができ、良鋳片の成品歩留まりを高めることができる。
【００３１】
特に、請求項２記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法においては、前記浸漬ノズルの吐出口の角度が上向き５度〜下向き３５度で、浸漬深さを１００〜３００ｍｍにして鋳造するので、浸漬ノズルからの吐出流が凝固シェルに当たり反転した吐出流が強くなるのを抑えることができ、湯面変動やパウダーの巻き込みと、溶鋼に随伴した気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するのを抑制して鋳片の品質を安定して向上することができる。
請求項３記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法においては、鋳造速度を０．８〜１．８ｍにしていることを特徴とする電磁攪拌を行うので、吐出口からの溶鋼の吐出流を適正な流れにし、鋳片の品質を高め、しかも，高い生産性の鋳造を行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００３２】
請求項４記載の電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法においては、鋳型内のメニスカスの下方に溶鋼の旋回流を付与するので、鋳型の内周壁に沿った旋回する流れを形成して凝固シェルの洗浄効果をより高めることができ、凝固シェルに気泡や介在物が補足されるのを確実に抑制し、しかも、浸漬ノズルと鋳型との隙間の狭い部位で発生する溶鋼の淀みを防止して淀みに起因する気泡や介在物欠陥を無くして清浄な鋳片を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電磁攪拌を行うステンレス溶鋼の鋳造方法に用いる連続鋳造装置の説明図である。
【図２】連続鋳造装置浸漬ノズルの断面図である。
【図３】鋳造速度と成品不合発生指数の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１　連続鋳造装置
２　ステンレス溶鋼（溶鋼）
３　タンディッシュ
４　浸漬ノズル
５　吐出口
６　凝固シェル
７　鋳型
８　鋳片
９　支持セグメント
１０　パウダー
１１ａ、１１ｂ　電磁攪拌装置
【図１】
2004098082.tif 000003
【図２】
2004098082.tif 000004
【図３】
2004098082.tif 000005