(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型の長片の外側に電磁コイルを設け、前記鋳型の内壁に沿った旋回流を付与する溶鋼の連続鋳造方法であって、
前記電磁コイルは前記鋳型内の溶鋼を電磁攪拌することのみを行い、しかも、該電磁コイルの上端を該鋳型内の溶鋼の湯面の２０〜６０ｍｍ下方に位置させ、浸漬ノズルの吐出角度を水平線に対して１〜３０°下向きにし、前記溶鋼を電磁攪拌する最大推力を５〜３５ｍｍ鉄柱とし、前記浸漬ノズルにはアルゴンガスを供給して、前記電磁コイルの中心から下方４５０ｍｍの範囲に相当する凝固シェルに、前記溶鋼を注湯する浸漬ノズルの吐出流が当たるようにすることを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型内の溶鋼を電磁攪拌してスラブ等を鋳造する際に、鋳片の表層に捕捉される気泡や介在物に起因するヘゲ疵やフクレ疵等の欠陥を防止する溶鋼の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶鋼を連続鋳造する際には、ノズルや浸漬ノズルの詰まりを防止するために、アルゴンガスの供給を行って、アルミナ系の酸化物の付着とその成長を抑制している。
このノズルや浸漬ノズルに供給されたアルゴンガスは、溶鋼が凝固する際に、気泡として凝固シェル界面に捕捉され易く、その鋳片に圧延等の加工を行なうとフクレ疵等が発生し、手入れの増加や歩留り等の低下を招く。
また、溶鋼中には、脱酸剤を添加した際に生成した酸化物や耐火物の溶損等による極微量の酸化物が存在する。この酸化物は、鋳造中に凝集する場合があり、凝固した鋳片の表層部となる凝固シェル界面に捕捉され、前記と同様に圧延等の加工を行う過程において、ヘゲ疵や割れ等の表面欠陥が発生して手入れの増加や製品歩留り等の低下となる。
従って、鋳片の表層部に発生する気泡や介在物に起因する欠陥を防止するために、特開昭５８−１００９５５号公報には、鋳型の外壁に取り付けた複数の電磁コイルを用いて、加速と減速を組合せた電磁攪拌を行い、溶鋼に鋳型の周壁に沿った水平方向の旋回流を付与することにより、表層部（凝固シェル）の界面を洗浄して気泡や介在物等の少ない表層部を形成する連続鋳造が開示されている。
また、特開平８−１７４１６４号公報には、電磁攪拌装置を用いて溶鋼の水平旋回流の流速Ｖ（ｃｍ／ｓｅｃ）と鋳型の幅Ｗ（ｃｍ）の積Ｖ・Ｗが、１０3 〜１０4 （ｃｍ2 ／ｓｅｃ）となるように、電磁コイルに印加する電流を調整して水平旋回流を制御することにより、凝固シェルの界面に捕捉される気泡や介在物を洗浄して除去する連続鋳造方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５８−１００９５５号公報では、鋳型の周壁に沿った溶鋼の流れを最初に加速し、鋳型の短片の近傍で前記の加速された流れを減速させるので、加速流と減速流の境界部に相当する鋳片の凝固シェルの界面に気泡や介在物の集積が発生し、圧延等の加工の際にヘゲ疵やフクレ疵等の欠陥となる。
更に、鋳型に設けた電磁コイルにより付与される溶鋼の旋回流の作用しない下方の凝固シェルの界面に気泡や介在物が捕捉される。この気泡や介在物は、鋳片の表面疵になったり、圧延等の加工の際にヘゲ疵やフクレ疵の欠陥となる等の問題がある。
また、特開平８−１７４１６４号公報では、浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流に混入したアルゴンガスの気泡や酸化物からなる介在物が、電磁コイルにより付与される溶鋼の旋回流の作用しない下方の凝固シェルの界面に、浮上しながら捕捉される。鋳片の表層部となる凝固シェルの界面に気泡や介在物が存在する鋳片に圧延等の加工を行うと、ヘゲ疵やフクレ疵等の欠陥が発生し、前記の特開昭５８−１００９５５号公報の連続鋳造と同様の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型内の溶鋼を電磁攪拌してスラブ等を鋳造する際に、鋳片の表層部に捕捉される気泡や介在物に起因するヘゲ疵やフクレ疵等の欠陥を防止し、良製品の歩留り等に優れた溶鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明の溶鋼の連続鋳造方法は、鋳型の長片の外側に電磁コイルを設け、前記鋳型の内壁に沿った旋回流を付与する溶鋼の連続鋳造方法であって、
前記電磁コイルは前記鋳型内の溶鋼を電磁攪拌することのみを行い、しかも、該電磁コイルの上端を該鋳型内の溶鋼の湯面の２０〜６０ｍｍ下方に位置させ、浸漬ノズルの吐出角度を水平線に対して１〜３０°下向きにし、前記溶鋼を電磁攪拌する最大推力を５〜３５ｍｍ鉄柱とし、前記浸漬ノズルにはアルゴンガスを供給して、前記電磁コイルの中心から下方４５０ｍｍの範囲に相当する凝固シェルに、前記溶鋼を注湯する浸漬ノズルの吐出流が当たるようにする。この方法により、電磁コイルにより付与される溶鋼の旋回流の作用しない下方の鋳片の表層部である凝固シェルの界面に捕捉される気泡や介在物を界面の洗浄により除去することができ、鋳片の表面疵や圧延等の加工を行った際のヘゲ疵やフクレ疵等の欠陥を防止できる。
浸漬ノズルの吐出流が凝固シェルに当たる範囲が電磁コイルの中心よりも上方になると、鋳型内の湯面が吐出流の影響を受けて変動してパウダーの潤滑の不均一やパウダー巻き込み等が発生する。一方、浸漬ノズルの吐出流が凝固シェルに当たる範囲が電磁コイルの中心から下方５００ｍｍを超えると、吐出流が当たる部位が深くなり過ぎて電磁攪拌による旋回流の下方の界面に捕捉される気泡や介在物を洗浄、除去することができない。
【０００６】
ここで、前記溶鋼を電磁攪拌する推力を５〜３５ｍｍ鉄柱にしている。
これにより、気泡や介在物の浮上を促進しながら、細かな気泡や介在物を溶鋼の旋回流により洗浄して、鋳片の凝固シェルの界面を清浄化することができる。
なお、溶鋼を攪拌する推力が５ｍｍ鉄柱より小さいと、溶鋼の旋回流が弱くなり、凝固シェルの界面に捕捉される気泡や介在物を洗浄して除去できない。
また、溶鋼を攪拌する推力が３５ｍｍ鉄柱を超えると、溶鋼の旋回流が強くなり過ぎて、溶鋼中に混入した気泡や介在物が浮上するのを阻害する。
【０００７】
更に、前記浸漬ノズルの吐出角度を１〜３０°下向きにする。
これにより、鋳型内の湯面の変動やパウダー巻き込み及び気泡や介在物の侵入量や侵入深さ等を抑制しながら、浸漬ノズルからの吐出流により凝固シェルの界面に捕捉される気泡や介在物の洗浄をより適正に行うことができる。
ここで、ノズルの吐出角度は、鋳型内に形成される湯面と平行をなす線に対して下向きの角度であり、この浸漬ノズルの吐出角度が１°より小さいと、鋳型内の湯面の変動やパウダー巻き込み、ノロカミ等を招き、鋳片の表面欠陥の原因となる。
また、浸漬ノズルの吐出角度が３０°より大きいと、溶鋼の吐出流に随伴する気泡や介在物の侵入量が増加すると共に侵入が深くなり、溶鋼の吐出流によって除去できなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る溶鋼の連続鋳造方法に適用される連続鋳造装置の側断面図、図２は同連続鋳造装置の鋳型部の平断面図、図３は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶鋼の連続鋳造方法に用いられる連続鋳造装置１０は、溶鋼１１を貯湯する耐火物を内張りしたタンディッシュ１３と、タンディッシュ１３から溶鋼１１を吐出口１５を介して鋳型１２に注湯する浸漬ノズル１４と、鋳型１２内の溶鋼１１を攪拌するために、鋳型１２の長片１２ａの外側に電磁コイル１６ａ、１６ｂと、長片１２ｂの外側に電磁コイル１７ａ、１７ｂを備えている。
この鋳型１２の長片１２ａの電磁コイル１６ａを強い推力にし、電磁コイル１６ｂに弱い推力を付与し、長片１２ｂの電磁コイル１７ａに弱い推力、電磁コイル１７ｂに強い推力が出るようにして強弱の組合せによる攪拌を行う。
更に、鋳型１２の冷却により凝固シェル１８を形成した鋳片１９は、図示しない鋳片支持装置及びピンチロールにより、引き続き冷却されながら所定の速度で引き抜きが行われる。
また、図３に示すように、鋳型１２の長片１２ｂの外側に設けた電磁コイル１７ａ、１７ｂのコイル高さＬの範囲に浸漬ノズル１４の下端が位置するようにしており、この浸漬ノズル１４の吐出口１５は、鋳型１２内の溶鋼１１の湯面２０と平行な水平線に対して、１〜３０゜の下向きの吐出角度θを有している。
なお、長片１２ａの外側の電磁コイル１６ａ、１６ｂについても電磁コイル１７ａ、１７ｂと同じ条件にしている。
更に、電磁コイル１７ａ、電磁コイル１７ｂは、その水平方向長さを前記鋳型１２の長片１２ｂの横幅よりも長くし、その上端が鋳型１２内の溶鋼１２の湯面２０よりも２０〜６０ｍｍ下方にくるように配置している。
【０００９】
次に、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造装置１０を用いた溶鋼の連続鋳造方法について説明する。
転炉等の精錬炉を用いて脱炭精錬と減圧二次精錬を行ってから、３００トンの溶鋼１１を溶製し、タンディッシュ１３に注湯を行った。そして、タンディッシュ１３内に設けた図示しないストッパーにより、浸漬ノズル１４に供給する溶鋼１１の量を調整しながら、鋳型１２に注湯を行った。
この時の浸漬ノズル１４は、浸漬深さを溶鋼１１の湯面２０から下方２４０ｍｍにし、吐出口１５の吐出角度θを１〜３０゜にした。
更に、鋳型１２内の溶鋼１１の湯面２０から下方５０ｍｍの位置に上端がくるように、長片１２ａの外側に電磁コイル１６ａ、１６ｂ、長片１２ｂの外側に電磁コイル１７ａ、１７ｂをそれぞれ配置し、各電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに３００〜８００アンペアの電流を流し、周波数を１．０〜１０．０Ｈｚになるように通電し、鋳型１２の長片１２ａ、１２ｂの内壁に沿った溶鋼１１の旋回流（図２の矢印）を付与した。
この鋳型１２の長片１２ａ及び長片１２ｂの外側に設ける電磁コイル１６ａ、１６ｂ、及び電磁コイル１７ａ、１７ｂのコイル高さＬの中心から下方に５００ｍｍの範囲に相当する凝固シェル１８に、浸漬ノズル１４の吐出口１５からの溶鋼１１の吐出流が当たるようにしている。
この溶鋼１１の吐出流が凝固シェル１８に当たる位置が電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂのコイル高さＬの中心より高くなると、鋳型１２内の湯面２０が吐出流の影響を受けて波動的に変動し、パウダーの潤滑の不均一やパウダー巻き込み等が生じる。一方、吐出流の当たる凝固シェル１８の部位が電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの中心から下方に５００ｍｍを超えた位置になると、吐出流の当たる部位が深くなり過ぎて、電磁攪拌による旋回流の下方に位置する凝固シェル１８の界面に捕捉される気泡や介在物を洗浄、除去することができない。
上記の条件を満足するには、浸漬ノズル１４の吐出口１５の吐出角度θを１〜３０゜にすることが必要である。
この吐出角度θが１゜より小さくなると、溶鋼１１の吐出流の影響を受けて、鋳型１２内の湯面２０が変動し、浮遊するパウダーを巻き込んだり、ノロカミ等を生じて鋳片１９の表面欠陥の要因となる。
また、浸漬ノズル１４の吐出角度θが３０°より大きいと、溶鋼１１の吐出流に随伴する気泡や介在物の浸入量が増加し、浸入する深さも深くなるので、溶鋼１１の浸漬ノズル１４からの吐出流等の流れにより容易に浮上させて除去することができない。
この理由から、浸漬ノズル１４の吐出口１５の吐出角度θは、５〜２０゜にすると、気泡や介在物を洗浄して効率よく除去できるのでより好ましい結果が得られる。
【００１０】
また、電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに通電する電流値を変化させることにより、旋回流を付与する推力を調整することができ、その推力が５〜７０ｍｍ鉄柱になるように、前記の電流値を設定する。
この攪拌する推力が５ｍｍ鉄柱より小さくなると、電磁攪拌による旋回流が弱くなり、凝固シェル１８の界面に捕捉される気泡や介在物を洗浄、除去できない。一方、推力が７０ｍｍ鉄柱を超えると、旋回流が強くなり過ぎて、浮上途中にある気泡や介在物を旋回流に巻き込んで、その浮上を阻害し、溶鋼１１中に残存する気泡等が凝固シェル１８の界面に捕捉される。更に、鋳型１２の短片１２ｃ、１２ｄ側に衝突した旋回流による淀みや偏流等が発生し、この部分の凝固シェル１８の界面にも気泡や介在物が捕捉され、ヘゲ疵やフクレ疵等の欠陥を招く。
【００１１】
そして、電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂに電流を流すことにより、溶鋼１１の上層及び湯面２０に５〜７０ｍｍ鉄柱の推力を与えて、鋳型１２の内壁に沿った例えば右回りの旋回流（図２中の矢印）によって攪拌が行われる。
この旋回流は、鋳型１２の冷却により最初に凝固した凝固シェル１８の界面に捕捉されようとしている気泡や介在物を洗浄して除去する。
その結果、旋回流の影響を受ける凝固シェル１８の部分は、気泡や介在物の無い良好な状態となり、気泡や介在物に起因する欠陥を防止できる。
また、電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの旋回流の影響を受けないところに位置する凝固シェル１８においては、図３に示すように、吐出口１５から鋳型１２内に供給される溶鋼１１の吐出流Ａが、電磁コイル１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの中心から下方向に５００ｍｍの範囲に相当する凝固シェル１８部位に当たることにより、吐出流Ａに随伴して侵入する気泡や介在物の侵入深さを浅くし、しかも、凝固が進行している凝固シェル１８の界面を吐出流Ａと分岐した下向きの吐出流Ｂにより洗浄することができ、侵入した気泡や介在物の凝固シェル１８の界面への捕捉が防止される。
その結果、溶鋼１１が鋳型１２によって冷却されて形成される凝固シェル１８（鋳片１９表層部）は、気泡や介在物の無い健全な層となり、この健全な層を形成した鋳片１９が連続して鋳造できる。
【００１２】
【実施例】
次に、溶鋼の連続鋳造方法の実施例について説明する。
転炉を用いて脱炭精錬し、減圧二次精錬を行って炭素濃度が０．０１重量％の薄板用の溶鋼を３００トン溶製し、タンディッシュに注湯しながら、浸漬ノズルに供給するアルゴンガス量を４Ｌ／分にして、幅が１３００ｍｍ、高さ９００ｍｍ、の鋳型１２に注湯を行った。
この時の浸漬ノズルの浸漬深さは、溶鋼の湯面から下方２４０ｍｍにし、鋳型の対向する長片の外側に、それぞれコイル高さが３００ｍｍの電磁コイルを二個ずつ溶鋼の湯面から下方５０ｍｍの位置に上端がくるように配置した。
そして、鋳型の各長片の外側の二個の推力が交互に強弱となるようにして、攪拌を行い、１．３ｍ／分の鋳造速度で鋳片の引き抜きを行い、鋳片を圧延加工した際のフクレ疵やヘゲ疵の発生、良製品の歩留り等を調査した。
その結果、表１に示すように、実施例１では、電磁コイルの最大推力を５ｍｍ鉄柱とし、電磁コイルの中心から下方１０ｍｍの位置の凝固シェルに溶鋼の吐出流が当たるように、浸漬ノズルの吐出口の吐出角度θを１゜にした場合であり、表面疵の発生を指数は、比較例の１に対して０．８と大幅に低減でき、良製品の歩留り指数についても比較例の０．８に対して１．０と良好であった。
また、実施例２では、電磁コイルの最大推力を３５ｍｍ鉄柱とし、電磁コイルの中心から下方４５０ｍｍの位置の凝固シェルに溶鋼の吐出流が当たるように、浸漬ノズルの吐出口の吐出角度θを３０゜にした場合であり、表面疵の発生指数を比較例の１に対して０．７と大幅に低減でき、良製品の歩留り指数も１．０と良好であった。
【００１３】
【表１】
0004203167.tif 000002
【００１４】
これに対し、電磁コイルの最大推力を５ｍｍ鉄柱とし、電磁コイルの中心から下方６００ｍｍの位置の凝固シェルに溶鋼の吐出流が当たるように、浸漬ノズルの吐出口の吐出角度θを４０゜にした比較例では、表面疵の発生が多くなり、良製品の歩留り指数も０．８に低下した悪い結果となった。
【００１５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、鋳型の上部の溶鋼に内壁に沿った旋回流を付与できるものであれば鋳型の各長片に、溶鋼を攪拌する電磁コイルを一個、あるいは三個以上設けても良い。
また、浸漬ノズルに供給するアルゴンガスについては、浸漬ノズルの外側に導通したスリットを介して内側の多孔体から浸漬ノズルの溶鋼内に全量供給しても良く、浸漬ノズルとその上方のタンディッシュのノズル等から溶鋼へ供給しても良い。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載の溶鋼の連続鋳造方法は、鋳型内の溶鋼を電磁攪拌して、鋳型の内壁に沿った旋回流を付与し、鋳型に設けた電磁コイルの中心から下方４５０ｍｍの範囲に相当する凝固シェルに、溶鋼を注湯する浸漬ノズルの吐出流が当たるようにするので、鋳片の表層に気泡や介在物が捕捉されるのを抑制し、圧延等の加工を行った際に発生するヘゲ疵やフクレ疵等を防止して良製品の歩留りを向上できる。
【００１７】
特に、溶鋼を電磁攪拌する推力を５〜３５ｍｍ鉄柱にするので、鋳片の表層部となる凝固シェルの界面に捕捉される気泡や介在物をさらに効率良く洗浄して除去することができる。
【００１８】
また、浸漬ノズルの吐出角度を１〜３０°下向きにするので、鋳型内の湯面の変動やパウダー巻き込み及び気泡や介在物の浸入量や深さ等を抑制し、浸漬ノズルからの吐出流により凝固シェルの界面に捕捉される気泡や介在物の洗浄をより適正に行うことができ、鋳片の表面疵の生成を抑制して、鋳片の手入れの減少や圧延等の加工の際に発生するヘゲ疵やフクレ疵等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶鋼の連続鋳造方法に適用される連続鋳造装置の側断面図である。
【図２】同連続鋳造装置の鋳型部の平断面図である。
【図３】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１０  連続鋳造装置                  １１  溶鋼
１２  鋳型                          １２ａ  長片
１２ｂ  長片                        １２ｃ  短片
１２ｄ  短片                        １３  タンディッシュ
１４  浸漬ノズル                    １５  吐出口
１６ａ  電磁コイル                  １６ｂ  電磁コイル
１７ａ  電磁コイル                  １７ｂ  電磁コイル
１８  凝固シェル                    １９  鋳片
２０  湯面                          θ  吐出角度
【図１】
0004203167.tif 000003
【図２】
0004203167.tif 000004
【図３】
0004203167.tif 000005