(57)【要約】【課題】ピンホールの少ない表層品質が良好なスラブ鋼片を連続鋳造する。【解決手段】浸漬ノズル４内の溶鋼２に不活性ガスを吹き込み、且つ浸漬ノズル４から溶鋼２を吐出して鋳型５内に供給することによりＡｌもしくはＴｉキルド鋼のスラブを連続鋳造するに際し、溶鋼に含まれる元素Ｓの含有値に下限を有し、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）に上限を有しながら、鋳造条件として、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）、前記浸漬ノズル４から溶鋼２が吐出する吐出角θ（°）、並びに溶鋼２が吐出する浸漬ノズル４の吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）の３つの要素を対象とし、これら要素からなる複数の鋳造条件の相関式の値が特定数値以上とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬ノズル内の溶鋼に不活性ガスを吹き込み、且つ浸漬ノズルから溶鋼を吐出して鋳型内に供給することによりＡｌもしくはＴｉキルド鋼のスラブを連続鋳造するに際し、溶鋼に含まれる元素Ｓの含有量の値に下限を有し、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）に上限を有しながら、鋳造条件として、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）、前記浸漬ノズルから溶鋼が吐出する吐出角θ（°）、並びに溶鋼が吐出する浸漬ノズルの吐出孔の直径ｄ（ｍｍ）の３つの要素を対象とし、これら要素からなる複数の鋳造条件の相関式の値が特定数値以上とすることを特徴とするスラブの連続鋳造方法。
【請求項２】
溶鋼を吐出して鋳型内に供給する浸漬ノズルの吐出孔が、スラブ鋼片の短片側へ向いた２孔であることを特徴とする請求項１に記載のスラブの連続鋳造方法。
【請求項３】
前記溶鋼に含まれる元素Ｓの含有量の値の下限が重量％で
０．００３％、前記鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）の上限が２．５（ｍ／ｍｉｎ．）であって、前記複数の鋳造条件の相関式が３８９＋１０２Ｖｃ−３．２２θ−３．０８ｄ、前記相関式における特定数値が２２５であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のスラブの連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡｌもしくはＴｉキルド鋼のスラブを連続鋳造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キルド鋼のスラブを連続鋳造する方法では、浸漬ノズル内に所定量のＡｒガスを吹き込むことにより浸漬ノズルの詰まりを防止しつつ、浸漬ノズルから溶鋼を吐出して鋳型内に供給している。この溶鋼の吐出の仕方によって鋳型内の溶鋼の状態が変化する。ここでいう状態とは、溶鋼流動分布あるいは溶鋼温度分布である。これらの状態の変化は、鋳型内溶鋼中に存在する気泡、介在物分布に大きな影響を及ぼし、その結果、スラブ鋼片の表面性状等に大きな影響を及ぼしている。
【０００３】
鋳型内の溶鋼の湯面であるメニスカス部での溶鋼の流速を測定し、電磁コイルによる磁場強度その他の条件とを併せ検討することによって、鋳型内の溶鋼流を制御して、優れた品質の連続鋳造鋼片を製造するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、メニスカス部の溶鋼の実際流速を見極めながら、溶鋼の流速を指定範囲となるように鋼片幅別の鋳造速度を設定して鋼片の疵を減少させたとするものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１９３０４７号公報（第５−６頁、第２図）
【特許文献２】
特許番号第２５４５５８８号公報（第３頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メニスカス部等での溶鋼の流速を測定あるいは見極めには、困難性があった。そのことは、上記特許文献１第４頁３８〜４６行に「（略）溶鋼流動をセンサーにて監視し、（略）しかし、センサー情報の不確実性や、（略）センサー情報を重要視して流動制御することは危険であるので、（略）」と記載されているとおりで、鋼自体の融点が非常に高く、従って鋳造温度も高いために、温度や溶鋼流の制御が難しいのである。
【０００６】
さらに、溶鋼流の制御のために電磁誘導コイルを浸漬ノズル近傍の鋳型に設置することも行われているが、大径のスラブ鋼片などには、設備規模が大きくなるなど経済的な負担も大きくなるのである。
また、浸漬ノズルを用いてＡｌもしくはＴｉキルド鋼を連続鋳造するに際しては、浸漬ノズル等の耐火物材質等に基づく浸漬ノズル閉塞を防止するために、Ａｒガスを所定量流している。
この不活性ガスは、溶鋼の浸漬ノズルからの吐出に伴って、鋳型内に流入し、スラブ鋼片の表層にピンホール欠陥として残存する場合がある。スラブ鋼片の表層のピンホールは、爾後加工された板材表面に有害疵、例えば、所謂スリバー、線状疵として残存する場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、複数の鋳造条件の相関式の値が特定数値以上とすることにより、溶鋼に含まれる元素Ｓの含有量の値に下限を有することで、前記Ａｒガス等に基づくピンホール等が少ない表層品質が良好なスラブ鋼片を連続鋳造する方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。即ち、浸漬ノズル内の溶鋼に不活性ガスである例えばＡｒガスを吹き込み、且つ浸漬ノズルから溶鋼を吐出して鋳型内に供給することによりＡｌもしくはＴｉキルド鋼のスラブを連続鋳造するに際し、溶鋼中に含まれる元素Ｓの含有量の値に下限を有し、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）に上限を有しながら、鋳造条件として、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）、前記浸漬ノズルから溶鋼が吐出する吐出角θ（°）、並びに溶鋼が吐出する浸漬ノズルの吐出孔の直径ｄ（ｍｍ）の３つの要素を対象とし、これら要素からなる複数の鋳造条件の相関式の値が特定数値以上とする点にある。
【０００９】
本願発明者らは、後で説明する実施例における図１〜３に模式図で示すような実機を用いた連続鋳造方法にて、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）、浸漬ノズルから溶鋼が吐出する吐出角θ（°）、並びに溶鋼が吐出する浸漬ノズルの吐出孔の直径ｄ（ｍｍ）の３つの要素を種々変化させ、スラブ鋼片表層のピンホール数の変化を求めた。この結果を、実施例における表１〜３に示している。これら要素からなる複数の鋳造条件の相関式の値が特定数値以上とすることを特徴とする。
また、溶鋼を吐出して鋳型内に供給する浸漬ノズルの吐出孔が、スラブ鋼片の短片側へ向いた２孔であることも特徴としている。
【００１０】
前記スラブ鋼片を製造する際の溶鋼中に含まれる元素Ｓの含有量の値は、重量％（以下同じ）で０．００３％未満という極低Ｓであれば、それだけでピンホールの少ないものが生産可能であって、反面、通常のキルド鋼での元素Ｓ含有量の値が０．００３％以上であるので、その場合には、上記記載のような３つの要素からなる複数の鋳造条件の相関式の値が特定数値以上であれば、元素Ｓの含有量とピンホールの数とは関係しないのである。従って、スラブ鋼片に含まれる元素Ｓの含有量の値の下限値を０．００３％となる。
【００１１】
このことは、図４の概念図で説明される。溶鋼中のＡｒガスの気泡が、溶鋼が鋼片として凝固を開始した凝固殻に到達した時に、Ａｒガスの気泡の周囲の溶鋼が有する表面張力勾配による力Ｆｃ（但し、力は界面方向）と、溶鋼流速勾配による力等の合力Ｆｕ（但し、力は溶鋼方向）との力の関係が、凝固殻と溶鋼との界面で問題となる。前記Ｆｃに及ぼす影響は、元素Ｓ、Ｏの含有量が一定値以上で顕著で、その他の元素Ｐ、Ｎ等の含有量のＦｃに及ぼす影響は少ない。（「溶鉄・溶滓の物性値便覧」（日本鉄鋼協会編、１９７２）に元素Ｓの溶鋼への添加が溶鋼表面張力に及ぼす影響の記載がある。）（キルド鋼では元素Ｏの含有が本来少ないので、元素ＯのＦｃに及ぼす影響は少ない。）
そして、凝固殻にＡｒガスの気泡が付着しようとする力をＦとすると、Ａｒガスの気泡が凝固殻から離脱する向きに力を受けた場合には、Ｆ＝Ｆｃ−Ｆｕ＜０となる。（但し、図４はＦ＝Ｆｃ−Ｆｕ＞０の場合に該当している。）
前記鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）は、２．４（ｍ／ｍｉｎ．）にて、鋳型の上部溶鋼面上のノロ（溶滓）を巻き込んだ所謂ノロカミを含んだ表層品質の良くない鋼片が発生したため、上限は２．５（ｍ／ｍｉｎ．）とした。
【００１２】
そして、表１〜３に示たデータから、上記３つの要素のうち、２つを固定して残りの１つを変化させ、その時のスラブ鋼片表層のピンホール数を数えて良否判定を行うことにより、３つの要素についての多変量一次回帰したものが２２５＜３８９＋１０２Ｖｃ−３．２２θ−３．０８ｄである。
すなわち、上記一次回帰式の値が、特定数値２２５以上であるような鋳造条件を選べば、スラブ鋼片表層のピンホール数の少ない鋼片が得られることが判明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は連続鋳造に用いられる装置を模式的に示したものである。すなわち、取鍋１中の溶鋼２はタンディッシュ３に注がれる。タンディッシュ３の底にある浸漬ノズル４（断面詳細は図２）によって、溶鋼２の流量がコントロールされて鋳型５中に注入される。注入された溶鋼２は、鋳型５に接した部分から凝固した鋼片６となって引き抜きロール７によって引き抜かれ、そして、切断装置８で一定長に切断される。
【００１４】
図２は浸漬ノズル４、及び鋳型５の厚み中心断面を模式的に示す図である。浸漬ノズル４から溶鋼２が吐出する下向きの吐出角θ（°）、溶鋼２が吐出する浸漬ノズル４の吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）を示している。なお、吐出孔９が円でない場合には、円相当の径となる。また、溶鋼２の凝固並びに溶鋼流１０関係は、図３で模式的に示している。
すなわち、図３において、浸漬ノズル４から下向き吐出角θ（°）で吐出した溶鋼２は、鋳型５内を溶鋼流１０となって、溶鋼２の凝固開始部分である凝固殻１１に向かうことにより次第に凝固殻１１に取り込まれて鋼片６となってゆく。
【００１５】
一方、連続鋳造するに際して、浸漬ノズル４等の耐火物材質等に基づく浸漬ノズル４閉塞を防止するためのＡｒガスは、浸漬ノズル４からの溶鋼２の吐出に伴って、鋳型５内に溶鋼２とともに流入しＡｒガスの気泡１２（図４）となる。そのＡｒガスの気泡１２は鋳型５内の溶鋼２中を浮上するか、あるいは凝固殻１１に取り込まれずに溶鋼２中に押し込まれれば、鋼片６の表層のピンホールを形成することはないのである。
しかし、Ａｒガスの気泡１２が鋳型５内の凝固殻１１に付着し、取り込まれれば、凝固殻１１が鋼片６へ成長するにともなってＡｒガス気泡１２が鋼片６の表層ピンホールを形成することになる。溶鋼２とともに流入したＡｒガスの気泡１２が、凝固殻１１に当たったとしても、凝固殻１１に付着せずに、従って凝固時に取り込まれることがなければ、鋼片６の表層のピンホールを形成することはない。
【００１６】
本発明の効果を確認するために、実機を用いた連続鋳造で、本発明の技術的検討を行った。すなわち、図１〜２に示す方法で連続鋳造を行い、鋳造後のスラブ鋼片の表層状況を観察した。その結果を表１〜３に示す。
［連続鋳造諸元］
対象鋼種：低炭素Ａｌキルド鋼
元素Ｓ含有量の値：０．００４％
スラブ鋼片の大きさ（公称サイズ）：厚２３０ｍｍ、幅１２３０ｍｍ
浸漬ノズル：２方向（スラブ鋼片の短片側に向いた２孔）
鋳造速度（上限）Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）：２．５（ｍ／ｍｉｎ．）
Ａｒガス流量Ａ（Ｎｌ／ｍｉｎ．）（上限）：２５（Ｎｌ／ｍｉｎ．）
【００１７】
【表１】
2004298945.tif 000003
【００１８】
浸漬ノズル４の下向きの吐出角θ（°）：３５（°）、浸漬ノズル４の吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）：７６（ｍｍ）、Ａｒガス流量Ａ（Ｎｌ／ｍｉｎ．）：１０（Ｎｌ／ｍｉｎ．）にて、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）を上限（但し、上限より低い２．４（ｍ／ｍｉｎ．）にて、溶鋼表面であるメニスカス部１５での溶鋼の空気酸化を防止するためのモールドパウダー１４（図３）を含んだノロカミが発生したため、２．５（ｍ／ｍｉｎ．）は実施せず。）から、０．６（ｍ／ｍｉｎ．）までの間に変化させてスラブ鋼片６の表層のピンホールの数を調査したのが表１（Ｎｏ．１〜１０）である。
【００１９】
人が肉眼で０．３ｍｍ以上のピンホールの単位面積あたりの数をチェックしたもので、○印はピンホール数が合格基準の上限値未満、（爾後加工された板材表面に有害疵、すなわち、所謂スリバー、線状疵として残存しないものに該当。）△は「前記上限値×１．１」未満、×印は「前記上限値×１．１」以上であることを示している。
【００２０】
【表２】
2004298945.tif 000004
【００２１】
鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）：２．０（ｍ／ｍｉｎ．）、浸漬ノズル４の吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）：７６（ｍｍ）、Ａｒガス流量Ａ（Ｎｌ／ｍｉｎ．）：１０（Ｎｌ／ｍｉｎ．）にて、下向きの吐出角θ（°）を−５（°）から４５（°）に変化させて、同様にピンホールの数を調査したのが表２（Ｎｏ．１１〜２１）である。なお、−５（°）は、下向きに対してマイナスのために、溶鋼２が吐出する方向は上向きである。
【００２２】
【表３】
2004298945.tif 000005
【００２３】
鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）：２．０（ｍ／ｍｉｎ．）、浸漬ノズル４の下向きの吐出角θ（°）：３５（°）、Ａｒガス流量Ａ（Ｎｌ／ｍｉｎ．）：１０（Ｎｌ／ｍｉｎ．）にて、浸漬ノズル４の吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）を６０（ｍｍ）（これより小さいと、所定のスラブ鋼片連続鋳造が不可能）から順次大きくして、同様にピンホールの数を調査したのが表３（Ｎｏ．２２〜２９）である。。次に、表１〜３の結果をもとに、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）、浸漬ノズル４から溶鋼２が吐出する吐出角θ（°）、並びに溶鋼２が吐出する浸漬ノズル４の吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）の３つの要素と、スラブ鋼片６の表層のピンホールの数との関係を検討すると、３つの要素からなる複数の鋳造条件の相関式（最適式）が３８９＋１０２Ｖｃ−３．２２θ−３．０８ｄとなり、前記相関式における特定数値（Ｎｐ）が２２５以上において、ピンホールの数が上記○印に該当することが判明する。
【００２４】
なお、３つの要素からなる複数の鋳造条件の相関式（最適式）は、個々の連続鋳造設備等によって最適な相関式が求めうるのであって、上記相関式に限定されるものではない。また、元素Ｓ含有量の値は、０．００３％未満という極低Ｓであれば、それだけでピンホールの少ないものが生産可能であって、反面、元素Ｓ含有量の値が０．００３％以上の通常のキルド鋼（Ａｌキルド鋼に限定するものではなく、その他のキルド鋼例えばＴｉキルド鋼を含む。）であれば、その含有量には関係しないこと、さらに、その他の含有元素Ｐ、Ｎ、並びにＣの各含有量とも関係しない。
【００２５】
さらに、浸漬ノズル４は、溶鋼２中への通常の浸漬深さであればその浸漬深さによる影響は小さく、また、吐出方向を２方向に限定するものではなく、吐出方向もスラブ鋼片の短片方向に限定するものではない。さらに、溶鋼２に吹き込んだ不活性ガスは、Ａｒガスに限定されるものではない。
以上のことから、吐出角θ（°）、吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）が定まった浸漬ノズル４を用いる場合には、最適な鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）を、逆に鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ．）が定めてあれば、浸漬ノズル４において最適な吐出角θ（°）並びに吐出孔９の直径ｄ（ｍｍ）が設計できるのである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の鋳造条件を決めることにより、ピンホール等の少ない表層品質が良好なスラブ鋼片を連続鋳造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続鋳造の模式図である。
【図２】浸漬ノズル、及び鋳型の厚み中心断面の模式図である。
【図３】溶鋼の吐出と凝固殻を説明する模式図である。
【図４】溶鋼中の気泡状況を説明する模式図である。
【符号の説明】
１      取鍋
２      溶鋼
３      タンディッシュ
４      浸漬ノズル
５      鋳型
６      鋼片
９      吐出孔
１０  溶鋼流
１１  凝固殻
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004298945.tif 000009