【手続補正書】
【提出日】平成19年6月19日(2007.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】溶鋼の連続鋳造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  浸漬ノズルを用いて溶鋼を鋳型内に供給する連続鋳造方法において、前記溶鋼を鉛直下方に吐出する開口面積 300〜5000mm2 の吐出口を前記浸漬ノズルの下端面に１個設け、かつ前記溶鋼を前記鋳型の短辺方向に吐出する吐出口を前記浸漬ノズルの側面に２個以上設けて、前記浸漬ノズルの前記下端面に設けた吐出口と前記側面に設けた吐出口とを前記鋳型内の前記溶鋼中に浸漬して前記溶鋼を供給速度 3.5〜８ ton／min で供給し、前記浸漬ノズルの下方の前記鋳型内の前記溶鋼に直流磁界を磁束密度0.05〜0.45Ｔで印加することを特徴とする連続鋳造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキを作用させて、溶鋼の流動を抑制しつつ連続鋳造を行なう方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼の連続鋳造を行なう際に従来から使用されている鋳型の例として、その断面図を図２に示す。鋳型１内に供給された溶鋼２は、鋳型１に接触して冷却され、薄い凝固層３（以下、凝固シェルという）を形成する。また、鋳型１と凝固シェル３との潤滑，鋳型１内の溶鋼２の保温，溶鋼２浴面の酸化防止を目的として、鋳型１内の溶鋼２浴面にモールドパウダー４を投入する。こうして溶鋼２を鋳型１内に供給しながら、凝固シェル３を下方に引き抜いて鋳片を製造する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
溶鋼２を鋳型１内へ供給するノズルは、溶鋼２が空気によって酸化されるのを防止し、かつモールドパウダー４や介在物が溶鋼２中に巻き込まれるのを防止するために浸漬ノズル５を使用する。
浸漬ノズル５は、先端部に設けられた吐出口を鋳型１内の溶鋼２に浸漬した状態で使用され、吐出口が鉛直下方へ向かって開口して溶鋼２を鉛直下方へ吐出する浸漬ノズル（以下、ストレートノズルという）、あるいは吐出口が鋳型１の短辺方向に対向して両側に１個ずつ開口して溶鋼２を鋳型１の短辺方向に吐出する浸漬ノズル（以下、２孔ノズルという）等が知られている。なお図２は、浸漬ノズル５として２孔ノズルを使用する例を示す断面図であり、鋳型１の長辺面に垂直な断面（すなわち鋳型１の短辺面に平行な断面）を示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ストレートノズルを用いる場合は、吐出口が閉塞し難いという長所はあるものの、吐出口から鉛直下方へ向かって吐出する溶鋼２が、凝固シェル３内の未凝固の溶鋼２に侵入する深さが深くなる。そのため、溶鋼２に巻き込まれたモールドパウダー４や介在物が凝固シェル３内の未凝固の溶鋼２に深く侵入するので、鋳片に表面欠陥や内部欠陥が発生しやすい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
一方、２孔ノズルを用いる場合は、溶鋼２が鋳型１の短辺方向に吐出するので、凝固シェル３内の未凝固の溶鋼２に侵入する深さは浅い。したがって、鋳片の表面欠陥や内部欠陥は抑制される。このような理由から、連続鋳造を行なう場合は、図２に示すように、２孔ノズルを使用するのが一般的である。
しかし２孔ノズルを使用すると、吐出口６から鋳型１の短辺方向に吐出された溶鋼２が凝固シェル３の短辺面に衝突し、その一部が上向きに流動（以下、反転流という）する。反転流は、鋳型１内の溶鋼２浴面を盛り上がらせて湯面変動を助長し、モールドパウダー４を巻き込んで、鋳片に表面欠陥や内部欠陥が発生する原因になる。また、凝固シェル３の短辺面に溶鋼２が衝突することによって、凝固シェル３の短辺面が再溶解して、ブレークアウトや短辺バルジング等が発生する危険性もある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、鋳型１内を流動する溶鋼２と凝固シェル３との衝突を緩和するために、溶鋼２を水平より上方向または下方向に吐出するように吐出口６を設けた２孔ノズル５が知られている。しかし溶鋼２を水平より上方向に吐出させると、鋳型１内の溶鋼２浴面を盛り上がらせて湯面変動を助長する。一方、溶鋼２を水平より下方向に吐出させると、鋳型１内の溶鋼２浴面の流速が低下するため、浴面近傍の溶鋼２が滞留して、モールドパウダー４の溶解が不均一になり、かつ捕捉された気泡が溶鋼２中に残留する。したがって、水平より上方向または下方向に溶鋼２を吐出させる技術は、いずれの場合も、鋳片に表面欠陥や内部欠陥が発生する原因になる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
近年、省エネルギーの観点から、連続鋳造と熱間圧延とを直結して直送圧延や熱片装入が実用化されるようになった。直送圧延や熱片装入に対応するためには、連続鋳造における鋳造速度の増速が必要である。鋳造速度を増速しても、無手入れで熱間圧延の可能な高品質の鋳片を製造するためには、鋳型１内の溶鋼２の流動（たとえば反転流）を抑える必要がある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
そこで鋳型１内を流動する溶鋼２に磁場を印加して流速を低下させる技術（以下、電磁ブレーキという）が種々検討されている。電磁ブレーキの技術は、鋳型１の互いに対向する長辺面に電磁石を配設し、電磁石を構成するコイルに電流を流して鋳型１内の溶鋼２に磁場を印加し、ローレンツ力によって鋳型１内の溶鋼２の流速を低下させるものである。このようにしてコイルの電流値（すなわち磁場の強さ）を制御することによって、電磁ブレーキの強さを制御することが可能である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、溶鋼の連続鋳造を行なうにあたって、電磁ブレーキを作用させて鋳型内の溶鋼の流動を抑制することによって、鋳造速度を増速しても安定した操業を維持し、しかも優れた品質の鋳片を製造できる連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋳型内の溶鋼の流動に及ぼす電磁ブレーキの作用について鋭意研究した結果、下記のような知見を得た。
(a) 鋳型内の反転流が強すぎると、溶鋼の浴面近傍の流速が大きくなり、モールドパウダーや介在物を巻き込む。
(b) 鋳型内の反転流が弱すぎると、溶鋼の浴面近傍の流速が小さくなり、浴面近傍の溶鋼が滞留するので、モールドパウダーの溶解が不均一になり、かつ捕捉された介在物や気泡が溶鋼中に残留する。
(c) 吐出口から吐出する溶鋼の流速が大きすぎると、溶鋼が凝固シェルに衝突するので、凝固シェルが再溶解する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
これらのうちの (a)および (b)は、鋳片の表面欠陥や内部欠陥が発生する原因になり、鋳片品質の劣化を招く。一方、 (c)は、バルジングやブレークアウトが発生する原因になり、設備故障や操業停止を招く。したがって、吐出口から吐出する溶鋼の流速を適正に維持するとともに、反転流の流速も適正に維持する必要がある。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
そこで本発明においては、浸漬ノズルの下端面と側面とに吐出口を設けて溶鋼の流量を分散させて、各吐出口から吐出する溶鋼の流速を低下させ、反転流の流速を適正に維持するようにした。さらに、浸漬ノズルの下端面に設けられた吐出口から鉛直下方に流動する溶鋼に、直流磁界による電磁ブレーキを作用させて、未凝固の溶鋼中への侵入を抑制するようにした。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明は、浸漬ノズルを用いて溶鋼を鋳型内に供給する連続鋳造方法において、溶鋼を鉛直下方に吐出する開口面積 300〜5000mm2 の吐出口を浸漬ノズルの下端面に１個設け、かつ溶鋼を鋳型の短辺方向に吐出する吐出口を浸漬ノズルの側面に２個以上設けて、浸漬ノズルの下端面に設けた吐出口と側面に設けた吐出口とを鋳型内の溶鋼中に浸漬して溶鋼を供給速度 3.5〜８ ton／min で供給し、浸漬ノズルの下方の鋳型内の溶鋼に直流磁界を磁束密度0.05〜0.45Ｔで印加する連続鋳造方法である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用する連続鋳造用鋳型の例を示す断面図であり、鋳型１の長辺面に垂直な断面（すなわち鋳型１の短辺面に平行な断面）を示す。
溶鋼２の連続鋳造を行なうにあたって、鋳型１内に供給された溶鋼２は、鋳型１に接触して冷却され、凝固シェル３を形成する。また、鋳型１と凝固シェル３との潤滑，鋳型１内の溶鋼２の保温，溶鋼２浴面の酸化防止を目的として、鋳型１内の溶鋼２浴面にモールドパウダー４を投入する。こうして溶鋼２を鋳型１内に供給しながら、凝固シェル３を下方に引き抜いて鋳片を製造する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
溶鋼２を鋳型１内へ供給するノズルは、溶鋼２が空気によって酸化されるのを防止し、かつモールドパウダー４や介在物が溶鋼２中に巻き込まれるのを防止するために浸漬ノズル５を使用する。浸漬ノズル５は、溶鋼２を鉛直下方へ吐出する吐出口７を浸漬ノズル５の下端面に１個設け、かつ溶鋼２を鋳型１の短辺方向に吐出する吐出口６を浸漬ノズル５の側面に２個以上設けたものを使用する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
浸漬ノズル５の側面と下端面に吐出口６，７を設けて溶鋼２の流量を分散させることによって、各吐出口６，７から吐出する溶鋼２の流速を低下させる。
ただし、浸漬ノズル５の下端面に設けられる吐出口７の開口面積が 300mm2 未満では、浸漬ノズル５の側面に設けられる吐出口６から鋳型１の短辺方向に吐出する溶鋼２の流量が増加して、反転流の増加や凝固シェル３の再溶解が発生する。一方、吐出口７の開口面積が5000mm2 を超えると、鉛直下方に吐出する溶鋼２の流量が増加して、後述する直流磁界による電磁ブレーキを作用させても、未凝固の溶鋼２中への侵入を十分に抑制できない。したがって浸漬ノズル５の下端面に設けられる吐出口７の開口面積は、 300〜5000mm2 の範囲内を満足する必要がある。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
浸漬ノズル５の側面に設けられる吐出口６は、鋳型１の短辺方向に対向して浸漬ノズル５の両側に少なくとも１個ずつ（合計２個以上）設ける。この浸漬ノズル５の側面に設けられる吐出口６の開口面積は特に限定しない。前記した浸漬ノズル５の下端面に設けられる吐出口７の開口面積や、後述する溶鋼２の供給速度，直流磁界の磁束密度を考慮して、適宜設定すれば良い。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
したがって浸漬ノズル５の側面に設けられる吐出口６の数も限定せず、２個以上であれば良い。ただし、浸漬ノズル５の側面に吐出口６を設ける際の加工の負荷および側面に吐出口６を設けた浸漬ノズル５の強度の観点から、吐出口６の数は６個以下が好ましい。
また、吐出口６から溶鋼２を水平より上方向に吐出すると、後述するように、溶鋼２の流動に電磁ブレーキが作用しない。したがって、浸漬ノズル５の側面に設けられる吐出口６から溶鋼２を吐出する方向は、水平方向または水平より下方向とするのが好ましい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
なお、浸漬ノズル５の側面に設けられる吐出口６から溶鋼２を吐出する角度が水平より下方向に70°を超えると、浸漬ノズル５の下端面に設けられる吐出口７から鉛直下方に吐出する溶鋼２とともに、溶鋼２の流動が増大するので、直流磁界による電磁ブレーキを作用させても、未凝固の溶鋼２中への侵入を十分に抑制できない。したがって吐出口６から溶鋼２を吐出する角度は、０°（すなわち水平方向）ないし水平より下方向へ70°の範囲内が好ましい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
電磁ブレーキを作用させるための直流磁界発生装置８は、浸漬ノズル５の下方でかつ鋳型１の互いに対向する長辺面の背面に配設される。直流磁界発生装置８は、コイル（図示せず）に直流電流を流して磁界（以下、直流磁界という）を発生させる装置である。溶鋼２に直流磁界を印加して電磁ブレーキを作用させるときは、コイルに直流電流を流してローレンツ力を発生させて鋳型１内の溶鋼２の流速を低下させる。このようにしてコイルに流す直流電流値（すなわち直流磁界の強さ）を制御することによって、電磁ブレーキの強さを制御することが可能である。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
直流磁界発生装置８は浸漬ノズル５の下方に配設されるので、浸漬ノズル５の下端面に設けられた吐出口７から吐出する溶鋼２と浸漬ノズル５の側面に設けられた吐出口６から吐出されて下方に流動する溶鋼２とに電磁ブレーキが作用する。
なお、直流磁界の磁束密度が鋳型内で0.05Ｔ未満では、電磁ブレーキの作用が弱いので、鋳型１内の溶鋼２の流動を十分に抑制できない。一方、直流磁界の磁束密度が鋳型内で0.45Ｔを超えると、電磁ブレーキの作用が強すぎるので、浸漬ノズル５下方の溶鋼２の流動が停滞し、鋳型１内の浴面近傍の反転流が増大する。したがって直流磁界の磁束密度は鋳型内で、0.05〜0.45Ｔの範囲内を満足する必要がある。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また浸漬ノズル５から鋳型１内に供給される溶鋼２の供給速度が3.5ton／min 未満では、連続鋳造の生産性が低下する。一方、溶鋼２の供給速度が、８ ton／min を超えると、各吐出口６，７から吐出する溶鋼２の流速が増大するので、電磁ブレーキが十分に作用せず、しかも反転流が増大する。したがって溶鋼２の供給速度は、 3.5〜８ ton／min の範囲内を満足する必要がある。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明は、大量に生産される溶鋼の連続鋳造に適用されるので、多大な経済的効果が得られる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
【表２】
2002239691.tif 000001
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
発明例１〜７と比較例１〜４を比べると、発明例１〜７では、指数Ａ，Ｂ，Ｃの合計が 3.8〜6.5 であるのに対して、比較例１〜４では26.6〜30であった。つまり本発明では、鋳造速度を増速しても安定した操業を維持し、しかも優れた品質の鋳片を製造できることが確かめられた。
比較例５〜６は、浸漬ノズル５の下端面に設ける吐出口７の開口面積が本発明の範囲を外れる例である。比較例５〜６と発明例１〜７を比べると、発明例１〜７では指数Ａ，Ｂ，Ｃの合計が 3.8〜6.5 であるのに対して、比較例５〜６では 7.9〜9.4 であった。つまり本発明の範囲を満足することによって、本発明の効果が発揮されることが確かめられた。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、電磁ブレーキを作用させて鋳型内の溶鋼の流動を抑制することによって、鋳造速度を増速しても安定した操業を維持し、しかも優れた品質の鋳片を得ることができる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を適用する鋳型の例を示す断面図である。
【図２】
従来の鋳型の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  鋳型
２  溶鋼
３  凝固シェル
４  モールドパウダー
５  浸漬ノズル
６  吐出口
７  吐出口
８  直流磁界発生装置