(57)【要約】【課題】２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造を、ブレークアウトを起こすことなく実現することができる鋼の連続鋳造方法を提案する。【解決手段】鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上である鋼の連続鋳造において、下記式で定義される溶鋼流の短辺衝突運動量が１４．０ｋｇ・ｍ／ｓ２以下となるよう浸漬ノズルからの吐出流を制御することを特徴とする鋼の高速鋳造方法。              記  溶鋼流の短辺衝突運動量＝ρＱＶ／２×ｃｏｓθ  但し、ρ：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑ：溶鋼流量（ｍ３／ｓ）、Ｖ：吐出流速（ｍ／ｓ）、θ：吐出孔角度（°）【選択図】図２
2007237268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上である鋼の連続鋳造において、下記式で定義される溶鋼流の短辺衝突運動量が１４．０ｋｇ・ｍ／ｓ２以下となるよう浸漬ノズルからの吐出流を制御することを特徴とする鋼の高速鋳造方法。
記
溶鋼流の短辺衝突運動量＝ρＱＶ／２×ｃｏｓθ
但し、ρ：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑ：溶鋼流量（ｍ３／ｓ）、Ｖ：吐出流速（ｍ／ｓ）、θ：吐出孔角度（°）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に関し、特に、２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造においてもブレークアウトの発生を防止し、安定して連続鋳造することができる鋼の高速鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造は、浸漬ノズルを通して鋳型内に溶鋼を供給し、鋳型内面に凝固シェルを形成させ、その凝固シェルを連続的に引き出しながら凝固を進行させることでスラブやブルーム等の鋼片を得る技術である。
【０００３】
従来から、鋼の生産性の向上を目的として、連続鋳造における鋳込速度を高める、いわゆる高速鋳造技術の開発が進められている。しかし、鋳造速度を高速化すると、鋳型内壁と凝固シェルとの間隙へのモールドパウダー（溶融パウダー）の流入量が減少してパウダーフィルムの厚みが減少し、潤滑不良を起こして、凝固シェルが鋳型内壁に拘束される。これが進むと、凝固シェルが破断したり割れが発生したりして、連続鋳造機内に溶鋼が流出する操業トラブル（ブレークアウト）が発生する。そこで、溶融パウダーの流入量を増やし、潤滑を確保するため、モールドパウダーの低塩基度化や低凝固温度化が図られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
一方、上記のような拘束性のブレークアウトを防止する技術として、鋳型の振動速度と鋳造速度との関係に注目し、鋳型振動（オッシレーション）を適正化する技術が提案されている。例えば、特許文献３には、連続鋳造を行う際に、鋳型上端部の湯面レベルの変動波形を測定し、鋳型振動速度が鋳造速度と湯面レベル変動速度の和より大きい時間（ネガティブストリップ時間）が負の値とならないように鋳造速度や鋳型振動条件を制御する技術が、また特許文献４には、鋳型振動の振幅、振動数を調節し、鋳型降下速度が鋳造速度よりも速くなるネガティブストリップ時間を０．１秒以上確保することによってブレークアウトを防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０３−１９３２４８号公報
【特許文献２】特開平０５−０１５９５５号公報
【特許文献３】特開平０６−２３４５４９号公報
【特許文献４】特開２００５−２３８２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、鋳造速度が高速化することは、浸漬ノズルから鋳型内に供給される単位時間当たりの溶鋼量が増加することを意味しており、そのため、高速鋳造を行った場合には、鋳型内で一旦は凝固して形成したシェルが、浸漬ノズルより供給される高温の溶鋼流によって局部的に再溶解したりあるいは凝固シェルの成長が阻害されたりして、凝固シェルの一部に凝固遅れ部が発生することがある。このような凝固遅れ部、即ち、周辺部分より凝固シェルの厚みが薄い部分が発生すると、鋼片が連続鋳造鋳型の下端を抜け出た以降において、その部分に静鉄圧が集中して凝固シェルが破壊され、ブレークアウトが発生する原因となる。しかし、モールドパウダーおよび鋳型振動を改善する従来技術では、高速鋳造に伴うこのような局所的な凝固遅れ部の発生は防止し難いのが実情である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造を、ブレークアウトを起こすことなく実現することができる鋼の連続鋳造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決すべく検討を重ねた。その結果、凝固遅れ部が発生し易い部分が、溶鋼流が直接衝突する鋳型の短辺近傍であることから、鋳型短辺に衝突する溶鋼流を適正に制御する、具体的には、鋳型短辺に向かって流れる溶鋼流の水平方向の運動量（以降、「短辺衝突運動量」とも言う）を適正範囲に制御すれば、凝固遅れ部の発生を防止し得ることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上である鋼の連続鋳造において、下記式；
溶鋼流の短辺衝突運動量＝ρＱＶ／２×ｃｏｓθ
但し、ρ：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑ：溶鋼流量（ｍ３／ｓ）、Ｖ：吐出流速（ｍ／ｓ）、θ：吐出孔角度（°）
で定義される溶鋼流の短辺衝突運動量が１４．０ｋｇ・ｍ／ｓ２以下となるよう浸漬ノズルからの吐出流を制御することを特徴とする鋼の高速鋳造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、特別なモールドパウダーの特性制御や鋳型のオッシレーションの制御を行うことなく、ブレークアウトを確実に防止することができるので、鋼の高速鋳造を安定して行うことができ、操業性、生産性の向上に大きく寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明者らは、高速鋳造時に発生する凝固遅れ部は、鋳型の短辺近傍であることに着目し、上記凝固遅れ部の発生原因とその防止策について検討した。その結果、凝固遅れ部は、浸漬ノズルから鋳型内に吐出された高温の溶鋼流が鋳型の短辺に直接衝突する結果、鋳型内で形成された凝固シェルが再溶解したり、成長が阻害されたりして発生すること、したがって、斯かる凝固遅れ部の発生を防止するためには、凝固シェルを再溶解したり、成長を阻害したりする高温の溶鋼流を適正に制御する必要があることを見出した。
【００１１】
そこで、発明者らは、さらに検討を重ねた結果、凝固遅れ部の発生に及ぼす溶鋼流の影響は、浸漬ノズルから鋳型短辺に向かって水平方向に吐出される溶鋼流の単位時間当たりの運動量、すなわち、下記式；
溶鋼流の短辺衝突運動量＝ρ×（Ｑ／２）×Ｖ×ｃｏｓθ
但し、ρ：溶鋼密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑ：溶鋼流量（ｍ３／ｓ）、Ｖ：吐出速度（ｍ／ｓ）、θ：吐出角（°）
で定義される溶鋼流の短辺衝突運動量（図１参照）とよい相関があることを見出した。
【００１２】
図２は、低炭素鋼及び極低炭素鋼を連続鋳造して鋼スラブを工程的に製造した時の操業データから、溶鋼流の短辺衝突運動量とブレークアウト発生指数との関係を整理して示したものである。ここで、上記ブレークアウト発生指数とは、短辺衝突運動量が１５ｋｇ／ｍ／ｓ２超えのブレークアウト発生率を１．０として、相対的に評価した指数のことである。図２から、鋳型短辺に向かって流れる溶鋼流の短辺衝突運動量を１４．０ｋｇ・ｍ／ｓ２以下に制御すれば、ブレークアウトを防止できることがわかる。
【００１３】
短辺衝突運動量の制御は、上記定義式からわかるように、溶鋼流量、吐出速度および吐出孔角度（浸漬ノズルからの吐出した溶鋼流が水平方向となす角度）を調整することにより行うことができ、具体的には、浸漬ノズルの内径、吐出孔の大きさ、吐出孔角度、スライディングノズルの開度などを調整することで行うことができる。一例として、図３に、厚さ：２２０ｍｍ、幅：１４００ｍｍのスラブをスループット量：６．０ｔ／ｍｉｎで連続鋳造する際の、浸漬ノズルの吐出孔角度および吐出孔の大きさが溶鋼流の短辺衝突運動量に及ぼす影響を示したものである。
【００１４】
なお、本発明は、鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造であることが条件である。鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ未満では、凝固遅れ部が発生したとしても、鋳込速度が遅いために鋳型内で十分な厚さの凝固シェルが形成されるのでブレークアウトを引き起こすおそれがほとんどないからである。即ち、本発明は、鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造でこそ効果を発現することができる。
【００１５】
また、本発明に係る鋼の高速連続鋳造方法においては、上記短辺衝突運動量を１４．０ｋｇ・ｍ／ｓ２以下に制御すればよいだけであるので、鋳込速度に合わせてモールドパウダーを変えたり、鋳型の振動パターンを変更したりする必要がなく、鋳造作業の自由度を広げることが可能となる。しかし、本発明は、モールドパウダーや鋳型の振動パターンを変えることを決して妨げるものではなく、高速鋳造操業を安定して行うためには、むしろ好ましいことである。
【実施例】
【００１６】
Ｃ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．５５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０６ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．０２０〜０．０４０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００３〜０．００７ｍａｓｓ％の極低炭素Ａｌキルド鋼を通常公知の転炉、真空脱ガス装置で溶製し、これを、通常の連続鋳造設備で、定常鋳込速度２．０ｍ／ｍｉｎ以上で、短辺衝突運動量は規制することなく鋳造し、熱延鋼板および冷延鋼板向けの鋼スラブ（厚さ：２２０ｍｍ、幅：９００〜１９００ｍｍ）を１２ヶ月間、工程的に製造し、この間に発生したブレークアウトの発生率を調査した。
【００１７】
上記ブレークアウト発生率を、鋳型短辺に衝突する溶鋼流の短辺衝突運動量が１４ｋｇ・ｍ／ｓ２超えの場合と１４ｋｇ・ｍ／ｓ２以下の場合とで比較し、この結果を表１に示した。なお、この比較では、短辺衝突運動量が１４ｋｇ・ｍ／ｓ２超えの時のブレークアウト発生率を１．０として相対比較した。この結果から、本発明に従った場合には、鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上でも安定して連続鋳造を行うことができることがわかる。
【００１８】
【表１】
2007237268.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の技術は、鋼をはじめ、アルミニウム、銅等の非鉄の連続鋳造にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】鋳型短辺に衝突する溶鋼流の短辺衝突運動量について説明する図である。
【図２】溶鋼流の短辺衝突運動量がブレークアウトの発生率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】浸漬ノズル吐出孔の形状と溶鋼流の短辺衝突運動量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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