(57)【要約】【課題】高品質の鋳片を長期間にわたって安定して鋳造することができるようにすることを目的とする。【解決手段】電磁攪拌装置３よりも下方に直流磁界発生装置４を配設して０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲の略一定値の直流磁界を鋳型２の水平断面方向に付与するようにすることにより、浸漬ノズル４から吐出される吐出流８の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させるようにして、気泡上欠陥や介在物欠陥が鋼片内に発生するのを防止するのに必要な攪拌流速を確保しながら、溶鋼６の流動を長期間にわたって安定させるようにする。【選択図】　　　図１
2004042063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼金属を板状に成形して鋳片を連続鋳造する連続鋳造装置であって、
上記鋳片を形成する鋳型と、上記鋳型の中空部に溶融金属を吐出するノズルと、上記ノズルから吐出された溶融金属を電磁力の作用により攪拌する電磁攪拌装置と、上記電磁攪拌装置よりも下方に配設され、上記溶融金属に対して略一様な直流磁界を付与する直流磁界発生装置とを有し、
上記直流磁界発生装置は、上記ノズルから鋳型の下方に向かって吐出される溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させる直流磁界を上記溶融金属に対して付与することを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
上記直流磁界発生装置は、０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲内の略一定の値の直流磁界を上記鋳型の水平方向に付与することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造装置。
【請求項３】
上記直流磁界発生装置は、上記直流磁界を発生させる方向に対して垂直方向における上記鋳型内の磁束密度が略一様になるように上記直流磁界を付与することを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造装置。
【請求項４】
溶融金属を鋳型の上部で攪拌し、上記攪拌した溶鋼金属を鋳型内で板状に成形して上記鋳型の下部から排出し鋳片を連続鋳造する連続鋳造方法であって、
上記鋳型内で下方に向かう上記溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させる直流磁界を上記溶融金属に対して付与するようにしたことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項５】
鋳片を形成する鋳型と、上記鋳型の中空部に溶融金属を吐出するノズルと、上記ノズルから吐出された溶融金属を電磁力の作用により攪拌する電磁攪拌装置と、上記電磁攪拌装置よりも下方に配設され、上記溶融金属に対して略一様な直流磁界を付与する直流磁界発生装置とを有する連続鋳造装置を用いて鋳片を連続鋳造する連続鋳造方法であって、
上記ノズルから鋳型の下方に向かって吐出される溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させる直流磁界を上記溶融金属に対して付与するようにしたことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項６】
上記鋳型の水平方向に０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲内の略一定の値の直流磁界を付与するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の連続鋳造方法。
【請求項７】
上記直流磁界を発生させる方向に対して垂直方向における上記鋳型内の磁束密度が略一様になるように上記直流磁界を付与するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造装置及び連続鋳造方法に関し、特に、鋳片を連続して鋳造するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼業の分野では、鋳片（スラブ）を連続鋳造する際に、浸漬ノズルから鋳型の下方に向けて吐出される溶融金属の吐出流の流速を止めるようすることが一般的に行われている。
【０００３】
具体的には、例えば、特開２０００−２７１７１０号公報に開示されているように、上記浸漬ノズルから吐出される溶融金属を攪拌する電磁攪拌装置を鋳型の上部に配設するとともに、上記鋳型の水平方向に直流磁界を付与する電磁石を上記電磁攪拌装置よりも下方に配設し、上記電磁石から発生する直流磁界の作用により上記浸漬ノズルから鋳型の下方に向けて吐出される溶融金属の吐出流に対して逆向きの力を発生させるようにしている。
【０００４】
このように、電磁石を配設して鋳型の下方に向かう吐出流の流速を止めるようにすれば、溶融金属内の気泡や介在物が鋳型の下方に進入してしまうことを防ぐことができて好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、鋳型の下方に向かう溶融金属の吐出流の流速を止めるために、大きな値（例えば０．４テスラ程度）の直流磁界を発生させている。
このため、浸漬ノズルからの吐出流に対向する向きに生じる力が大きくなり、例えば、浸漬ノズルの側壁面に沿って上昇する意図しない流れが溶融金属内に発生してしまう虞があった。
【０００６】
このように、溶融金属内に意図しない流れが生じてしまうと、同一の条件で鋳片を鋳造することができず、高品質の鋳片を長期間にわたって安定して鋳造することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上述の問題点にかんがみ、高品質の鋳片を長期間にわたって安定して鋳造できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の連続鋳造装置は、溶鋼金属を板状に成形して鋳片を連続鋳造する連続鋳造装置であって、上記鋳片を形成する鋳型と、上記鋳型の中空部に溶融金属を吐出するノズルと、上記ノズルから吐出された溶融金属を電磁力の作用により攪拌する電磁攪拌装置と、上記電磁攪拌装置よりも下方に配設され、上記溶融金属に対して略一様な直流磁界を付与する直流磁界発生装置とを有し、上記直流磁界発生装置は、上記ノズルから鋳型の下方に向かって吐出される溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させる直流磁界を上記溶融金属に対して付与することを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記直流磁界発生装置は、０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲内の略一定の値の直流磁界を上記鋳型の水平方向に付与することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記直流磁界発生装置は、上記直流磁界を発生させる方向に対して垂直方向における上記鋳型内の磁束密度が略一様になるように上記直流磁界を付与することを特徴としている。
【０００９】
本発明の連続鋳造方法は、溶融金属を鋳型の上部で攪拌し、上記攪拌した溶鋼金属を鋳型内で板状に成形して上記鋳型の下部から排出し鋳片を連続鋳造する連続鋳造方法であって、上記鋳型内で下方に向かう上記溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減する直流磁界を上記溶融金属に対して付与するようにしたことを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、鋳片を形成する鋳型と、上記鋳型の中空部に溶融金属を吐出するノズルと、上記ノズルから吐出された溶融金属を電磁力の作用により攪拌する電磁攪拌装置と、上記電磁攪拌装置よりも下方に配設され、上記溶融金属に対して略一様な直流磁界を付与する直流磁界発生装置とを有する連続鋳造装置を用いて鋳片を連続鋳造する連続鋳造方法であって、上記ノズルから鋳型の下方に向かって吐出される溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させる直流磁界を上記溶融金属に対して付与するようにしたことを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記鋳型の水平方向に０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲内の略一定の値の直流磁界を付与するようにしたことを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記直流磁界を発生させる方向に対して垂直方向における上記鋳型内の磁束密度が略一様になるように上記直流磁界を付与するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の連続鋳造装置及び連続鋳造方法の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態の連続鋳造装置の概略構成を示した図であり、図１（ａ）は水平断面の模式図、図１（ｂ）は側断面の模式図である。
図１において、本実施の形態の連続鋳造装置１は、鋳型２と、電磁攪拌装置３と、浸漬ノズル４と、直流磁界発生装置５とを有している。
【００１２】
鋳型２は、溶鋼（溶融金属）６を冷却して所定の形状に凝固させ、例えば所定の幅と厚さを有する鋼片（鋳片（スラブ））を連続鋳造するための型である。図１（ａ）に示すように、鋳型２の中空部における水平断面の形状は長方形であり、図１（ａ）に示した鋳型２の横（長辺）方向が鋼片の幅方向、縦（短辺）方向が鋼片の厚み方向となる。
【００１３】
電磁攪拌装置３は、鋳型２の上部に満たされている溶鋼６（未凝固部分）に対して電磁力を作用させて、鋳型２の内壁面方向に攪拌流７を付与し、溶鋼６を攪拌する装置である。
この電磁攪拌装置３は、具体的に、鋳型２上部の水平断面における長辺側（厚み方向）で鋳型２の中空部を介して対向するように配設される１組のコア３ａなどを有している。
【００１４】
浸漬ノズル４は、その側壁部に鋳型２の短辺側内壁面に向かって斜め下向きに開口している２つの吐出口４ａを有しており、この吐出口４ａから鋳型２の下方に向けて溶鋼６（吐出流８）が吐出されるようになっている。
【００１５】
この浸漬ノズル４は、鋳型２の中空軸に略沿うように配設され、さらに上記鋳型２の中空軸方向（鋳型２の高さ方向）の位置を調節することができるようになっている。
【００１６】
なお、本実施の形態の浸漬ノズル４では、吐出口４ａが詰まってしまうことを防止するために、アルゴンガス（Ａｒガス）などの不活性ガスを吹き込みながら溶鋼５を吐出するようにしている。
【００１７】
直流磁界発生装置５は、浸漬ノズル４から鋳型２内で下方に向かって吐出される溶鋼６（吐出流８）の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減する直流磁界を溶鋼６に対して付与するための装置である。
【００１８】
この直流磁界発生装置５は、具体的に、鋳型２の水平断面における長辺側（厚み方向）で鋳型２の中空部を介して対向するように配設される１組の電磁石であり、電磁攪拌装置３よりも下方に配設される。
【００１９】
本実施の形態の連続鋳造装置１では、このような構成の直流磁界発生装置５により、鋳型２の水平断面における長辺方向（幅方向）で略一様な磁束密度を有する略一定値の直流磁界を、鋳型２の水平断面における短辺方向（厚み方向）に付与するようにしている。より具体的に説明すると、本実施の形態の直流磁界発生装置５では、０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲の直流磁界、好ましくは０．０５テスラ程度の直流磁界を発生させて溶鋼６に付与するようにしている。
【００２０】
図２は、鋳型２内の水平断面方向（メニスカス）における流速の標準偏差を正規化して示した図である。具体的に、図２（ａ）は直流磁界発生装置５を有さない連続鋳造装置を用いて鋼片を鋳造した場合における図（ＥＭＳのみ（改善前））であり、図２（ｂ）は本実施の形態の連続鋳造装置１を用いて直流磁界発生装置５から０．０５テスラの直流磁界を発生させて鋼片を鋳造した場合における図（ＥＭＳ＋ＬＭＦ０．０５Ｔ（改善後））である。
【００２１】
図３は、鋳型２内の側断面方向における流速の標準偏差を正規化して示した図である。具体的に、図３（ａ）は直流磁界発生装置５を有さない連続鋳造装置を用いて鋼片を鋳造した場合における図（ＥＭＳのみ（改善前））であり、図３（ｂ）は本実施の形態の連続鋳造装置１を用いて直流磁界発生装置５から０．０５Ｔの直流磁界を発生させて鋼片を鋳造した場合における図（ＥＭＳ＋ＬＭＦ０．０５Ｔ（改善後））である。
【００２２】
図２及び図３に示すように、本実施の形態の連続鋳造装置１を用いれば、溶鋼６内の流速の標準偏差が低下し、長期間にわたって流速が安定した淀みのない流動を確保することができることが分かる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態では、電磁攪拌装置３よりも下方に直流磁界発生装置５を配設し、直流磁界発生装置５により、０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲の略一定値の直流磁界を鋳型２の水平方向に付与するようにして、浸漬ノズル４から吐出される吐出流８の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減したので、溶鋼６内の気泡や介在物が鋳型２の下方に進入するのを防ぎながら、溶鋼６内の流速の変動を可及的に抑制することができる。これにより、気泡上欠陥や介在物欠陥が鋼片内に発生するのを防止するのに必要な攪拌流速を確保しながら、溶鋼６の流動を長期間にわたって安定させることができる。
【００２４】
したがって、長期間にわたって同一の操業条件で鋼片を連続鋳造することができ、表面及び内面共に高品質の鋼片を長期間にわたって安定して連続鋳造することができる。
【００２５】
また、本実施の形態の連続鋳造装置１では、直流磁界発生装置５で発生させる直流磁界の値を小さくしたので、装置を小型化及び低価格化することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、浸漬ノズル４の吐出口４ａの数を２つとしたが、吐出口４ａの数は２つでなくてもよい。そして、浸漬ノズル４の吐出口４ａが鋳型２の短辺側内壁面を向くようにして連続鋳造装置１を構成したが、浸漬ノズル４の吐出口４ａが鋳型２の長辺側内壁面を向くようにして構成してもよい。
【００２７】
また、本実施の形態では、電磁攪拌装置３のコア３ａを鋳型２に埋設させて連続鋳造装置１を構成したが、コア３ａが鋳型２の中空部を介して対向するように配設されていれば、コア３ａを鋳型２に埋設させて連続鋳造装置１を構成しなくてもよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、直流磁界発生装置５は、鋳型２の水平断面における長辺側（厚み方向）で鋳型２の中空部を介して対向するように配設される１組の電磁石であるとしたが、鋳型２の周囲に銅コイルを配置し、直流電流を通電することで直流磁界が鋳造方向を向くようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、溶融金属を鋳型の上部で攪拌し、上記攪拌した溶鋼金属を鋳型内で板状に成形して上記鋳型の下部から排出し鋳片を連続鋳造する際に、上記鋳型内で下方に向かう上記溶融金属の流速を低減させるとともに、流速の時間的変動も低減させる直流磁界を上記溶融金属に対して付与するようにしたので、気泡状欠陥や介在物欠陥を防止するのに必要な攪拌流速を確保しながら、溶融金属の流動を長期間にわたって安定させることができる。これにより、長期間にわたって同一の操業条件で鋳片を連続鋳造することができ、表面及び内面共に良好であり、高品質の鋳片を長期間安定して連続鋳造することができる。
【００３０】
また、本発明の他の特徴によれば、従来と比較して格段と小さい０．０１テスラ以上０．１テスラ以下の範囲内の略一定の値の直流磁界を上記鋳型の水平方向に付与するようにしたので、装置を小型化及び低価格化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、連続鋳造装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態を示し、鋳型内の水平断面方向（メニスカス）における流速の標準偏差を正規化して示した図である。
【図３】本発明の実施の形態を示し、鋳型内の側断面方向における流速の標準偏差を正規化して示した図である。
【符号の説明】
１　連続鋳造装置
２　鋳型
３　電磁攪拌装置
３ａ　コア
４　浸漬ノズル
４ａ　吐出口
５　直流磁界発生装置
６　溶鋼
７　攪拌流
８　吐出流
【図１】
2004042063.tif 000003
【図２】
2004042063.tif 000004
【図３】
2004042063.tif 000005