(57)【要約】【要  約】【課  題】    本発明は、スラブ連続鋳造方法に関し、特に、介在物等の異物のスラブ内部への巻き込みを防止する。【解決手段】  鋳造速度ＶcをＶc＞1.5ｍ／min、かつ、スループット量TPをTP＞４ｔ／min、より好適には、鋳造速度ＶcをＶc＞2.0ｍ／min、かつ、スループット量TPをTP＞５ｔ／minとしてなる連続鋳造設備において、鋳型の両短辺側であって、かつ、該鋳型よりも下方の位置に磁場印加装置を備え、該磁場印加装置によって溶鋼内の上方に向かって電磁力による上昇流を発生させる。【選択図】      図１
2005205441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造速度ＶcをＶc＞1.5ｍ／min、かつ、スループット量TPをTP＞４ｔ／minとしてなる連続鋳造設備の鋳型内鋳造空間における溶鋼の流動を電磁力で制御するスラブ連続鋳造方法であって、
該鋳型の両短辺側であって、かつ、該鋳型よりも下方の位置に磁場印加装置を備え、
該磁場印加装置によって溶鋼内の上方に向かって電磁力による上昇流を発生させることを特徴とするスラブ連続鋳造方法。
【請求項２】
前記連続鋳造設備において、鋳造速度ＶcをＶc＞2.0ｍ／min、かつ、スループット量TPをTP＞５ｔ／minとしてなることを特徴とする請求項１に記載のスラブ連続鋳造方法。
【請求項３】
前記鋳型の短辺幅Ｄとノズルの吐出孔幅ｄの比Ｄ／ｄの関係を、
３  ≧  Ｄ／ｄ  ≧  1.5
としてなることを特徴とする請求項１または２に記載のスラブ連続鋳造方法。
【請求項４】
前記ノズルの吐出孔の位置に対し、上部側の前記鋳型内の湯面レベルを含む位置、および／または、下部側の位置に、前記鋳型の長辺側の全幅に渡って磁場を印加する磁場印加装置を備えて溶鋼の流動を制御することを特徴とする請求項３に記載のスラブ連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブ連続鋳造方法に関し、特に厳格な加工性が要求される缶用鋼板、自動車外板等の用途に供して好適な素材スラブの製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２に基づき、素材スラブを製造するスラブ連続鋳造ラインの例を説明する。
【０００３】
まず、図示しない上流工程から、タンディッシュ１に溶鋼２を注湯する。次に、タンディッシュ１下部のノズル３から鋳型４内に溶鋼２を鋳込み、鋳型４から鋳造機５で引き出して連続した鋳片10とする。そして、その鋳片10をロール６で保持しつつベンディングロール７で水平方向に向きを変え、矯正機８で曲がりを矯正した後、トーチ11で切断して１枚づつのスラブ12として次工程に搬出する。
【０００４】
また、図３は、上記のような連続鋳造ラインにおいて、鋳片10を鋳込む鋳型内部の様子を、両側の鋳型の短辺4bとノズル３だけを記載して模式的に示したものである。図３では、ノズル３は鋳型４の内部に浸漬され、その吐出孔3aが両側の鋳型の短辺4bに向けて開口している。これは、鋳型内において、溶鋼を鋳片の幅方向に均一に供給するためである。
【０００５】
なお、以下では、図４に示すように、鋳型の短辺4bの幅をＤとし、ノズル３の吐出孔3aの幅をｄとする。
【０００６】
ノズル３の吐出孔3aから両側の鋳型の短辺4bに向けて吐出した溶鋼は、図３に矢印で示すように上方と下方に分かれて流動するが、この流動は時に応じて大きく変動することが知られている。特に、両側の鋳型の短辺4bに沿って下方に流れる下方流は10〜20秒程度のピッチで常に変動しており、例えば、一方の下方流が６ｍ程度も潜り込んでいる場合に、他方の下方流は１ｍ程度しか流動しない場合もあり、また、次のピッチでは両者の潜り込みが逆転している場合もある。
【０００７】
そして、このような溶鋼の流動によって、溶鋼中の非金属介在物等が巻き込まれ、欠陥の原因となっている。
【０００８】
溶鋼中の非金属介在物（以下、単に介在物と呼ぶ。）がスラブ内部に残留すると、加工時にこの介在物を起点として割れなどの欠陥となることが知られている。
【０００９】
また、スラブの表層部に残留すると、熱間圧延および冷間圧延して薄鋼板とした場合、表面欠陥の原因となる。
【００１０】
この介在物は、溶鋼中の酸素を脱酸する工程において投入する、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の脱酸剤と酸素が結合して生じる脱酸生成物であるアルミナ、マグネシア、チタニア等であり、これらが除去しきれずに溶鋼中に介在物として残存する。そして、スラブを熱間圧延および冷間圧延して薄鋼板とした場合、このような介在物が割れの原因となり、鋼板の表面にヘゲやフクレ等の表面欠陥を生じる原因ともなるのである。
【００１１】
また、介在物の他にも、連続鋳造時に鋳型内の溶鋼表面に添加するモールドパウダーや、タンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給するための浸漬ノズル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、上記の介在物と同様な欠陥をもたらすことが知られている。
【００１２】
そのため、従来は、スラブ表層部に存在する欠陥に対しては、必要に応じ、スラブの精整工程において表面手入れを実施していた。しかしながら、精整工程においてスラブの表面手入れを行うことは、スラブの歩留まりを低下させ、また、工程の滞留を招くという問題がある。
【００１３】
また、スラブ内部に巻き込んだ欠陥に対しては、熱間圧延および冷間圧延して薄鋼板とした後で探傷検査を行い、その欠陥の程度に応じてリジェクトを行う必要があった。
【００１４】
この問題を解決するため、スラブの鋳造時の段階において、これらの介在物等を分離し、あるいは、鋳片への捕捉を抑制することが必要となる。
【００１５】
連続鋳造においてスラブを製造する段階で、このような試みを行う基本的な考え方を以下に示す。
(1)  スラブを大断面化（スラブ幅は圧延時の制約があるので、スラブ厚みを増大することで対応）して鋳造速度Ｖc（ｍ／min）を下げることにより、生産性を損なわずに鋳型内における溶鋼の滞留時間を長くし、これによって鋳型内での溶鋼中からの脱酸生成物、モールドパウダーあるいは気泡などの異物が浮上する時間を稼ぐ。
(2)  鋳型内での溶鋼中からの脱酸生成物、モールドパウダーあるいは気泡などの浮上・分離を促すために、垂直部を有する連鋳機で鋳造する。
(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ことを防止する。なお、この作用を、特に洗浄効果と呼ぶ。
(4)  モールドパウダーの粘度を適正にして、溶鋼中へのモールドパウダーの巻き込みを減少する。
(5)  連続鋳造用鋳型のオシレーション（上下振動）条件を適正化し、鋳型内で形成される凝固シェルの爪の発生（オシレーションに起因して凝固シェルの一部が溶鋼側に倒れ込む現象）を軽減し、この部分への脱酸生成物、モールドパウダー、気泡などのトラップ量を低減する。
(6)  浸漬ノズルから鋳型内に供給される溶鋼吐出流に対し、電磁撹拌や電磁ブレーキを付加して、溶鋼の流れを適正化し、脱酸生成物を伴った溶鋼吐出流が鋳型内の深い位置にまで侵入することを防止する。
【００１６】
しかしながら、上記のいずれの技術においても、缶用鋼板、自動車外板等の用途に供するスラブの製造に際し、鋳造速度が、例えば1.5ｍ／minを超えるような高速鋳造を行う場合には、上記の介在物等を分離し、あるいは、鋳片への捕捉を抑制することを十分に行うことができず、高品質のスラブを安定して提供することができなかった。
【００１７】
ところで、上記の電磁撹拌や電磁ブレーキを付加して、溶鋼の流れを適正化する技術としては、以下のようなものが既に提案されている。
【００１８】
特許文献1では、鋳片の長辺方向に電磁撹拌装置を対向して配置し、溶鋼の電磁撹拌を行うことが開示されている。特に、特許文献１では、撹拌する位置として、ノズル噴流の最大深さ位置±500mmの位置が適当であるとしている。
【００１９】
特許文献２は、湾曲連鋳機で鋳片の短辺支持部直下に電磁スターラーを設置し、短辺部の溶鋼凝固界面に上方向の電磁流動を形成するとしている。但し、特許文献２においては、スループット量の最大を４ｔ／分としており、それを超えるスループット量では、1/4集積帯の介在物量が多くなり、有害であるとしている。
【００２０】
特許文献３では、ノズルからの吐出溶鋼の最大浸透深さ（侵入深さ）の下方１ｍよりも上方の位置において、鋳片の短辺部に上昇流を付与することが開示されている。但し、特許文献３において前提とする鋳造速度は、１ｍ／min程度であり、1.5ｍ／minを超えるような高速鋳造を想定していない。
【００２１】
特許文献４では、鋳型内の溶鋼に対し、直流コイルにて静磁場を印加し、かつこれに重畳して交流コイルにて鋳造方向に移動する移動磁場を印加しながら鋳造することで、鋳片の表面および内部の欠陥を低減するとしている。但し、特許文献４では、これらの直流コイルと交流コイルを鋳型の長辺側に鋳片幅方向となるように配設して静磁場と移動磁場を印加するものであり、鋳型の短辺側に磁場を印加するものではない。
【特許文献１】特開昭57-97849号公報
【特許文献２】特開昭61-269960号公報
【特許文献３】特開平11-28556号公報
【特許文献４】特開2000-351048号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、鋳型内溶鋼に対して電磁力を作用させて溶鋼の流動を制御するスラブ連続鋳造方法において、鋳片の鋳造速度が1.5ｍ／min超え、より好適には、２ｍ／min超えの高速鋳造に適用し、介在物や気泡等の巻き込みのない高品質のスラブを安定的に供給することを可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者は、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、鋳造速度Ｖcを1.5ｍ／min超え、より好適には、2.0ｍ／min超えとした高速鋳造において、スループット量TPを４ｔ／min超え、より好適には、５ｔ／min超えとなるような鋳造条件としても、鋳型上部の溶鋼流速を確保しつつ、電磁力によって鋳型の短辺側近傍に上昇流を誘起させることで、ノズル吐出孔から吐出する溶鋼流が短辺側に沿って潜り込むのを抑制することができ、もっとも効果的に介在物等の異物の巻き込みを防止できることを見出した。
【００２４】
また、この場合、鋳型内鋳造空間の短辺長さＤとノズルの吐出孔幅ｄの比Ｄ／ｄを適正に制御することで、より好適に溶鋼流速を確保できることを見出したのである。
【００２５】
すなわち、本発明は、鋳型上部の凝固界面での流速を確保しつつ、鋳型下部での潜り込み流速を低減することで、介在物の浮上分離を促すものであり、以下の各項記載のスラブ連続鋳造方法によって上記課題を解決した。
1.  鋳造速度ＶcをＶc＞1.5ｍ／min、かつ、スループット量TPをTP＞４ｔ／minとしてなる連続鋳造設備の鋳型内鋳造空間における溶鋼の流動を電磁力で制御するスラブ連続鋳造方法であって、該鋳型の短辺側であって、かつ、該鋳型よりも下方の位置に磁場印加装置を備え、該磁場印加装置によって溶鋼内の上方に向かって電磁力による上昇流を発生させることを特徴とするスラブ連続鋳造方法。
2.  前記連続鋳造設備において、鋳造速度ＶcをＶc＞2.0ｍ／min、かつ、スループット量TPをTP＞５ｔ／minとしてなることを特徴とする上記1.に記載のスラブ連続鋳造方法。
3.  前記鋳型の短辺幅Ｄとノズルの吐出孔幅ｄの比Ｄ／ｄの関係を、３≧Ｄ／ｄ≧  1.5としてなることを特徴とする上記1.または2.に記載のスラブ連続鋳造方法
4.  前記ノズルの吐出孔の位置に対し、上部側の前記鋳型内の湯面レベルを含む位置、および／または、下部側の位置に、前記鋳型の長辺側の全幅に渡って磁場を印加する磁場印加装置を備えて溶鋼の流動を制御することを特徴とする上記3.に記載のスラブ連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によって、介在物、気泡、モールドフラックス等に起因する表面欠陥と内部介在物の両方の発生を極小化した高品質のスラブを安定的に提供できるようになった。
【００２７】
本発明は、特に厳格な加工性が要求される缶用鋼板、自動車外板等の用途に供して好適な素材スラブの製造に好適なスラブ連続鋳造方法の提供を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に基づき、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２９】
本発明は、鋳造速度Ｖcが1.5ｍ／min超え、より好適には、2.0ｍ／min超えとした高速鋳造において、スループット量TPを４ｔ／min超え、より好適には、５ｔ／min超えとなるような鋳造条件の場合において、鋳型の短辺4bに沿って流れる溶鋼流を効果的に抑制することを可能とするものである。そして、その抑制効果を得るため、鋳型の短辺4bの下方に磁場印加装置９を配設して溶鋼に上昇流9aを与えるものである。こうすることで、介在物等の異物の巻き込み原因となる下降流を抑えることができ、あるいは、ブレーキ力を作用させて下方流の減速を行うことができる。
【００３０】
磁場印加装置９は、鋳型４の下方位置に設置するが、好適には、鋳型４の直下の位置から、鋳型４内の溶鋼面の位置から６ｍまでの位置に設置する。こうすることで、最大で６ｍ程度ももぐり込む溶鋼の下方流を有効に阻止することができ、下方流に随伴する介在物等の異物の巻き込みを有効に阻止できるのである。
【００３１】
ここで、磁場印加装置９で印加する直流磁場の大きさ（磁束密度）は、0.03Ｔ〜0.35Ｔ程度とすることを好適とする。
【００３２】
なお、連続鋳造の操業が高速鋳造ではなく、また、スループット量もそれほど大きくない場合には、溶鋼の下方流に随伴して介在物等の異物が奥深くに巻き込まれることもなく、は、メニスカス近傍に浮上して容易に分離される。
【００３３】
さらに、本発明者は、鋳型の短辺幅Ｄとノズルの吐出孔幅ｄの比Ｄ／ｄを1.5〜3.0の範囲内とすることで、溶鋼流速の偏りを最小化でき、両側の鋳型の短辺4bに沿って下方に流れる下方流の変動をより効果的に抑えることができることを見出した。
【００３４】
ノズルの吐出孔から噴出した溶鋼は、鋳型の短辺に衝突するまでにその幅が広がるとともに、減速されるが、その程度や溶鋼噴流の速度分布は、鋳型の短辺幅Ｄ、鋳造速度、およびＤ／ｄの比に依存する。
【００３５】
特に、鋳型の短辺幅Ｄに対し、ノズルの吐出孔幅ｄが小さすぎる（すなわち、Ｄ／ｄの比が大きすぎる）と、鋳型の短辺に衝突する噴流速度の大きい領域幅のスラブ厚み（短辺幅）に占める割合が減少するため、凝固シェルの成長が不均一で、かつ阻害されやすく、極端に凝固シェルが薄くなると、ブレークアウトにつながる。
【００３６】
一方、鋳型の短辺幅Ｄに対し、ノズルの吐出孔幅ｄが大きすぎる（すなわち、Ｄ／ｄの比が小さすぎる）と、噴流が短辺に衝突する前に長辺側のシェルに衝突して長辺側凝固シェルの成長が阻害され、横割れや斜め割れが発生し、極端に凝固シェルが薄くなると、やはりブレークアウトにつながる。
【００３７】
また、Ｄ／ｄの比が大きすぎても、小さすぎても、スラブ厚み方向の溶鋼流速の偏りのため、メニスカス流速変動の一因にもなり、異物の巻き込み量が増えることになる。
【００３８】
ここで、Ｄ／ｄの比が圧延後の製品品質に与える影響を詳細に調査したところ、本発明のように鋳型の短辺4bの下方に磁場印加装置９を配設した場合において、Ｄ／ｄの比を1.5〜３の範囲とすることが好適であるとの知見を得た。
【００３９】
また、本発明では、図５に示すように、鋳型の長辺4a側の凝固シェルにトラップされようとする異物の洗浄効果を高めるため、ノズルの吐出孔3aの位置に対し、上部側の前記鋳型内の湯面レベルを含む位置、および／または、下部側の位置に、前記鋳型の長辺側の全幅に渡って磁場を印加する磁場印加装置19を備えて溶鋼の流動を制御することを好適とする。ここで、磁場印加装置19では、静磁場および／または交流磁場を適宜印加することで溶鋼流の制御を行う。
【実施例】
【００４０】
連続鋳造機により、鋳型内鋳造空間の短辺長さ（スラブ厚み）がそれぞれ、110mm（試験用連鋳機）、200、215、220、235、260 mm  （以上は垂直曲げ型の生産用連鋳機）、またスラブ幅がそれぞれ、400 mm（試験用連鋳機）、900〜2200mm（以上は、垂直曲げ型の生産用連鋳機）のスラブを、表１に示す条件で連続鋳造した。
【００４１】
この際、鋳型高さは、900mm（生産用連鋳機）、700mm（試験用連鋳機）、使用したノズルは、アルミナグラファイト質、壁厚みは25mm、吐出孔の形状は正方形（スラブ厚み：220 mm以下の場合）または丸型（スラブ厚み：220mm超えの場合）、吐出角度は下向き20°の一定とした。
【００４２】
また、モールドフラックスは、凝固温度：1000℃、粘度：0.05〜0.2 Pa・s （0.5〜2.0ポアズ）（1300℃）、塩基度（CaＯ／SiＯ2）＝1.0の物性のものを使用した。なお、タンディッシュにおける溶鋼過熱度は10〜30℃とした。
【００４３】
溶鋼成分は、Ｃ：0.0005〜0.0090mass％、Si＜0.05mass％、Mn＜0.50mass％、Ｐ＜0.035mass％、Ｓ＜0.020mass％、Al：0.005〜0.060mass％、Ti＜0.080 mass％、Nb＜0.050mass％、Ｂ＜0.0030mass％の極低炭素鋼組成とした。
【００４４】
そして、連続鋳造によって得られた各スラブを、1100〜1200℃で２〜2.5ｈの条件でスラブ加熱後、常法に従って熱間圧延、冷間圧延、仕上焼鈍を施して得た冷延鋼板（板厚：0.8mm）の表面欠陥発生率について評価し、表面品質評価を実施した。また、スラブ表層欠陥および超音波方式の介在物センサによって検出された板中の内部介在物個数を指数化し、内部介在物評価を実施した。これらの表面品質評価と内部介在物評価は、指数を１〜10として評価し、最良を１、最悪を10として、この間を線形に分割している。
【００４５】
以上の評価結果も併せて表１に示す。
【００４６】
【表１】
2005205441.tif 000003
【００４７】
表１において、本発明のスラブ連鋳方法を適用することで、表面品質評価と内部介在物評価の両方がほぼ最良の評価に近い評価となることがわかる。特に、スループット量が大きく、かつ高速鋳造を行う場合であっても、得られたスラブの表層欠陥と内部欠陥のいずれもが皆無か、あっても極わずかであることが確認できた。
【００４８】
すなわち、本発明によって、高品質のスラブを安定供給できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明を適用する連続鋳造ラインの鋳型近傍の模式図であり、正面図（ａ）と側面図（ｂ）を示す。
【図２】スラブを連続鋳造する連続鋳造ラインの模式図である。
【図３】鋳型内で溶鋼が流れる様子を示す模式図である。
【図４】鋳型の短辺幅Ｄとノズルの吐出孔幅ｄを説明するための模式図である。
【図５】本発明の別態様を適用してなる連続鋳造ライン鋳型近傍の模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    タンディッシュ
２    溶鋼
３    ノズル
3a    吐出孔
４    鋳型
4a    鋳型の長辺
4b    鋳型の短辺
５    鋳造機
６    ピンチロール
７    ベンディングロール
８    矯正機
９    磁場印加装置
9a    上昇力
10    鋳片
11    トーチ
12    スラブ
19    磁場印加装置
Ｄ    鋳型の短辺幅
ｄ    ノズルの吐出孔幅
Ｖc   鋳造速度
TP   スループット量
【図１】
2005205441.tif 000004
【図２】
2005205441.tif 000005
【図３】
2005205441.tif 000006
【図４】
2005205441.tif 000007
【図５】
2005205441.tif 000008