(57)【要約】【課題】鋳片を連続鋳造するための最適な構成を容易に構築することができるようにする。【解決手段】浸漬ノズル４の吐出口４ａを浸漬ノズル４の側方向から下向きに３５°以上７５°以下の所定の角度で開口するようにするとともに、上記吐出口４ａを電磁攪拌装置３のコア３ａの下面よりも低い位置になるようにすることにより、浸漬ノズル４から溶鋼５が吐出されることによって生じる吐出流７の影響を最小限に抑制して溶鋼５を攪拌することができるようにして、表面及び内面共に不純物の少ない良好な品質の鋼片を連続鋳造するための構成を容易に構築することができるようにする。【選択図】　　　図１
2004042062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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させるための吐出口が側壁部に設けられたノズルと、上記鋳型の中空部を介して対向するように配設されたコアを用いて電磁力を作用させ、上記ノズルから吐出された溶融金属を攪拌する電磁攪拌装置とを有し、上記攪拌された溶融金属を上記鋳型内で板状に成形して下方から排出して鋳片を連続鋳造する連続鋳造装置であって、
上記ノズルの吐出口を上記ノズルの側方向から下向きに３５°以上７５°以下の範囲内の角度で開口するようにするとともに、上記ノズルの吐出口を上記コアの下面よりも低い位置になるように上記ノズルを配設したことを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項２】
上記鋳型の中空部を介して対向するように配設された電磁石を用いて上記鋳型の内部において水平方向に略一様な直流磁界を発生させる直流磁界発生装置をさらに有し、
上記ノズルの吐出口が上記電磁石のコアの上面よりも高い位置になるように上記ノズルを配設した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】
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させるための吐出口が側壁部に設けられたノズルと、上記鋳型の中空部を介して対向するように配設されたコアを用いて電磁力を作用させ、上記ノズルから吐出された溶融金属を攪拌する電磁攪拌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、
上記ノズルの側方向から下向きに３５°以上７５°以下の範囲内の角度で上記溶融金属を吐出させるようにするとともに、上記溶融金属を上記コアの下面よりも低い位置から吐出させるようにしたことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項４】
上記鋳型の中空部を介して対向するように配設された電磁石を用いて上記鋳型の内部において水平方向に略一様な直流磁界を発生させて鋳片を連続鋳造する際に、
上記電磁石のコアの上面よりも高い位置から溶融金属を吐出させるようにしたことを特徴とする請求項３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、鋳型内に配設された浸漬ノズルから吐出される溶融金属を電磁力の作用により攪拌して鋳片（スラブ）を連続鋳造することが一般的に行われている。
【０００３】
例えば、特開２００１−４７２０１号公報では、鋳型内の溶鋼を攪拌する電磁攪拌装置を鋳型内のメニスカス近傍に配設するとともに、浸漬ノズルの吐出口における磁束密度が上記電磁攪拌装置の最大磁束密度の５０％以下になるように浸漬ノズルを配設して鋼片を連続鋳造する技術が開示されている。
【０００４】
【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、鋳型内における磁束密度の分布を解析し、上記解析した結果を用いて試行錯誤を繰り返さなければ浸漬ノズルの最適な設置位置を決めることができなかった。このように、従来の連続鋳造装置では、鋼片などの鋳片を連続鋳造するための最適な構成を構築するのが困難であるという問題点があった。
【０００５】
また、従来の技術では、溶鋼が凝固し始める領域において流速を低減させる工夫が何も施されていなかったので、連続鋳造により良好な品質の鋼片を製造するのに限界が生じていた。
【０００６】
本発明は上述の問題点にかんがみ、鋳片を連続鋳造するための最適な構成を容易に構築できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の連続鋳造装置は、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させるための吐出口が側壁部に設けられたノズルと、上記鋳型の中空部を介して対向するように配設されたコアを用いて電磁力を作用させ、上記ノズルから吐出された溶融金属を攪拌する電磁攪拌装置とを有し、上記攪拌された溶融金属を上記鋳型内で板状に成形して下方から排出して鋳片を連続鋳造する連続鋳造装置であって、上記ノズルの吐出口を上記ノズルの側方向から下向きに３５°以上７５°以下の範囲内の角度で開口するようにするとともに、上記ノズルの吐出口を上記コアの下面よりも低い位置になるように上記ノズルを配設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、上記鋳型の中空部を介して対向するように配設された電磁石を用いて上記鋳型の内部において水平方向に略一様な直流磁界を発生させる直流磁界発生装置をさらに有し、上記ノズルの吐出口が上記電磁石のコアの上面よりも高い位置になるように上記ノズルを配設したことを特徴としている。
【０００８】
本発明の連続鋳造方法は、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させるための吐出口が側壁部に設けられたノズルと、上記鋳型の中空部を介して対向するように配設されたコアを用いて電磁力を作用させ、上記ノズルから吐出された溶融金属を攪拌する電磁攪拌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、上記ノズルの側方向から下向きに３５°以上７５°以下の範囲内の角度で上記溶融金属を吐出させるようにするとともに、上記溶融金属を上記コアの下面よりも低い位置から吐出させ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、上記鋳型の中空部を介して対向するように配設された電磁石を用いて上記鋳型の内部において水平方向に略一様な直流磁界を発生させて鋳片を連続鋳造する際に、上記電磁石のコアの上面よりも高い位置から溶融金属を吐出させるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１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第１の実施の形態を説明する。
【００１０】
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とを有している。
【００１１】
鋳型２は、溶鋼（溶融金属）５を冷却して所定の形状に成形して凝固させ、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。なお、出来上がった鋼片は鋳型２の下方から所定の速度で引き抜かれることにより連続鋳造が実現される。また、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。
【００１２】
電磁攪拌装置３は、鋳型２の上部に満たされている溶鋼５（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６を付与し、溶鋼５を攪拌する装置である。
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。
【００１３】
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に溶鋼５が吐出されるようになっている。
【００１４】
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。そして、本実施の形態の連続鋳造装置１では、吐出口４ａが電磁攪拌装置３のコア３ａの下面よりも低い位置になるように、浸漬ノズル４の位置を調節している。
【００１５】
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。
【００１６】
図２は、この吐出口４ａが設けられている箇所を拡大して示した浸漬ノズル４の側断面の模式図である。
図２に示すように、本実施の形態の浸漬ノズル４に形成される吐出口４ａは、浸漬ノズル４の側方向（水平方向）から下向きに３５°以上７５°以下の所定の角度θで開口している。
【００１７】
具体的に、本実施の形態の浸漬ノズル４に形成される吐出口４ａは、浸漬ノズル４の内壁面から外壁面へ向けて、浸漬ノズル４の側方向から下向きに３５°以上７５°以下である所定の角度θ（以下、所定の角度θを吐出角θと表す）で形成された円形の貫通孔である。
【００１８】
このように、浸漬ノズル４に形成する吐出口４ａの吐出角θを３５°以上にするのは、吐出角θを３５°よりも小さくすると、溶鋼５が吐出されることによって鋳型２内で生じる吐出流７が、電磁攪拌装置３の作用により溶鋼５に与えられる攪拌流６と干渉してしまう虞があるからである（図１（ｂ）を参照）。
【００１９】
一方、浸漬ノズル４に形成される吐出口４ａの吐出角θを７５°以下にするのは、吐出角θを７５°よりも大きくすると、上記吐出流７が鋳型２の内壁面に当たることによって生じる上昇流が形成されずらくなり、上記アルゴンガスによる気泡や溶鋼５に含まれる介在物などの不純物がメニスカス付近まで浮上しなくなってしまう虞があるからである。
【００２０】
そして、浸漬ノズル４に形成される吐出口４ａの吐出角θは、電磁攪拌装置３のコア３ａの下面と吐出口４ａとの距離Ｌとの関係で定められる。
【００２１】
すなわち、浸漬ノズル４を鋳型２に深く挿入して配設し、上記距離Ｌを大きくした場合には、吐出角θを小さくしても攪拌流６と吐出流７とが干渉してしまうことを防止することができる。これにより、浸漬ノズル４の吐出口４ａを形成するのが容易になるとともに、上記上昇流による溶鋼５内の不純物の浮上を容易に促進させることができる。
【００２２】
一方、鋳型２の形状などの操業条件により浸漬ノズル４を鋳型２に深く挿入することができず、上記距離Ｌを小さくしなければならない場合であっても、吐出角θを大きくすれば、攪拌流６と吐出流７とが干渉してしまうことを防止することができる。
【００２３】
図３は、本実施の形態の連続鋳造装置１を用いて鋼片を連続鋳造したときに、鋳型２の中空部における水平断面の長辺方向（幅方向）で生じる攪拌流６の流速分布（改善後）と、浸漬ノズルの吐出口を電磁攪拌装置のコアの下面付近に配設して鋼片を連続鋳造したときに、鋳型の中空部における水平断面の長辺方向（幅方向）で生じる攪拌流の流速分布（改善前）とを示した図である。
【００２４】
図３に示すように、浸漬ノズル４の吐出口４ａの位置を電磁攪拌装置３のコア３ａの下面よりも低い位置に配設することで、攪拌流６の流速分布を均一にすることができ、淀みのない攪拌流６を形成することができることが分かる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態では、浸漬ノズル４の吐出口４ａを浸漬ノズル４の側方向から下向きに３５°以上７５°以下の所定の角度で開口するようにするとともに、上記吐出口４ａを電磁攪拌装置３のコア３ａの下面よりも低い位置になるようにしたので、浸漬ノズル４から溶鋼５が吐出されることによって生じる吐出流７の影響を最小限に抑制して溶鋼５を攪拌することができるとともに、溶鋼５内の不純物をメニスカス付近に確実に浮上させることができる。
【００２６】
したがって、本実施の形態の連続鋳造装置１では、表面及び内面共に良好な品質の鋼片を連続鋳造するために行われる浸漬ノズル４の位置決めを容易に行うことができ、鋼片を連続鋳造するための最適な構成を容易に構築することができる。
【００２７】
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、吐出口４ａの形状を円形としたが、吐出口４ａの数と形状は上述したものに限定されない。
【００２８】
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。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に、図４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第２の実施の形態を説明する。なお、上述した第１の実施の形態の連続鋳造装置と同一部分については、同一の符号を付して説明を行い詳細な説明を省略する。
【００３０】
図４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４（ａ）は水平断面の模式図、図４（ｂ）は側断面の模式図である。
図４において、本実施の形態の連続鋳造装置１０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１１とを有している。このように、本実施の形態の連続鋳造装置１０は、上述した第１の実施の形態の連続鋳造装置１に直流磁界発生装置１１を加えた構成である。
【００３１】
上記直流磁界発生装置１１は、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ような直流磁界を、鋳型２の水平断面における短辺方向（厚み方向）に付与するための装置である。
【００３２】
この直流磁界発生装置１１は、具体的に、鋳型２の水平断面における長辺側（幅方向）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。
【００３３】
そして、浸漬ノズル４の吐出口４ａが、電磁攪拌装置３のコア３ａの下面よりも低く、且つ直流磁界発生装置１１である電磁石のコアの上面よりも高い位置になるように、浸漬ノズル４の位置を調節して連続鋳造装置１０を構成する。
【００３４】
このようにして連続鋳造装置１０を構成すれば、直流磁界発生装置１１により発生する直流磁界によって、浸漬ノズル４の吐出口４ａから吐出される吐出流７を鋳型２の上方に向けて反転させることができ、浸漬ノズル４の吐出口４ａが配設されている箇所よりも下方における溶鋼５の流速を低減させることができる。
【００３５】
これにより、溶鋼５が凝固し始める領域における流速を低減させることができ、より良好な品質の鋼片を連続鋳造することができる。
【００３６】
このように、本実施の形態の連続鋳造装置１０では、浸漬ノズル４の吐出口４ａが電磁攪拌装置３のコア３ａの下面よりも低く、且つ直流磁界発生装置１１である電磁石のコアの上面よりも高い位置になるように浸漬ノズル４を配設するだけで、より良好な品質の鋼片を連続鋳造することができる。
【００３７】
すなわち、電磁攪拌装置３の配設位置の最適化と、直流磁界発生装置１１の配設位置の最適化とを別々に図ることができ、鋼片を連続鋳造するための最適な構成を容易に構築することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ノズルの吐出口から鋳型に吐出された溶融金属を電磁攪拌装置により攪拌して鋳片を連続鋳造する際に、上記ノズルの吐出口を、上記ノズルの側方向から下向きに３５°以上７５°以下の範囲内の角度で開口するようにするとともに、上記ノズルの吐出口を上記電磁攪拌装置のコアの下面よりも低い位置になるようにしたので、上記ノズルの吐出口から吐出される溶融金属が上記電磁攪拌装置により行われている攪拌に与える影響を抑制することができる。これにより、攪拌流の流速分布を均一にすることができ、淀みのない攪拌流を形成して良好な品質の鋳片を連続鋳造するための構成を容易に構築することができる。
【００３９】
また、本発明の他の特徴によれば、直流磁界発生装置の電磁石のコアの上面よりも高い位置にノズルの吐出口を配設して鋳片を連続鋳造するようにしたので、電磁攪拌装置に含まれるコアの下面と、直流磁界発生装置の電磁石の上面との間に上記ノズルの吐出口が配設されるようにノズルの位置を調節するだけでより良好な品質の鋳片を連続鋳造するように設定することができる。また、上記直流磁界発生装置により発生する略一様な直流磁界によって、浸漬ノズルの吐出口から吐出される吐出流を鋳型の上方に向けて良好に反転させることができ、上記浸漬ノズルの吐出口が配設されている箇所よりも下方における溶鋼が凝固し始める領域での溶鋼の流速を低減させることができて、より良好な品質の鋼片を連続鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１の実施の形態を示し、吐出口が設けられている箇所を拡大して示した浸漬ノズルの側断面の模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示し、本実施の形態の連続鋳造装置を用いて鋼片を連続鋳造したときの攪拌流の流速分布と、浸漬ノズルの吐出口を電磁攪拌装置のコアの下面付近に配設して鋼片を連続鋳造したときの攪拌流の流速分布とを示した図である。
【図４】本発明の第２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。
【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　溶鋼
１０　連続鋳造装置
１１　直流磁界発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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