(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型長辺の外周に配置した電磁コイルに直流電流又は２相以上の多相交流電流を供給することにより鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキ又は電磁攪拌を選択的に作用させる連続鋳造方法において、
鋳造を開始する際、
鋳型内に溶鋼を溜めた状態で、オシレーションを開始した後、鋳片の引抜き開始から２０秒以内に交流電流周波数が少なくとも０．５Hz以上となるような印加強度で電磁攪拌を作用させ始め、
その後、鋳型内への溶鋼供給速度が３．０ton／min以上となった時点で、電磁攪拌を停止して電磁ブレーキに切り替えて電磁ブレーキを作用させる際に、鋳型内厚み方向中心部の最大磁場強度が０．１T以上の磁束密度となるように直流電流を印加することを特徴とする鋼の連続鋳造時における鋳込み初期の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼を連続鋳造するに際し、電磁ブレーキと電磁攪拌を兼用可能な電磁コイル装置を用いた鋳込み初期の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼の連続鋳造において、鋳片の品質を向上させるため、鋳型内溶鋼と吐出流に制動を及ぼす電磁ブレーキや、鋳型内溶鋼を攪拌する電磁攪拌に代表される電磁力を作用させる方法が多く提案されている（例えば特許文献１〜４）。
【特許文献１】特開昭６２−２０３６４８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８８４６１号公報
【特許文献３】特開２００４−３２２１７９号公報
【特許文献４】特開平１０−５９４９号公報
【０００３】
しかしながら、特許文献１〜４で開示された発明は、いずれも電磁コイル装置に関する内容についてのものであり、電磁コイル装置の具体的な印加方法については何ら記載されていない。
【０００４】
一方、特許文献５には電磁攪拌装置の鋳込初期における運転方法に際し、鋳片のボトムが鋳型を抜けて５０mm以上、３００mm以下の間に運転を開始する方法が提案されている。
【特許文献５】特開２００５−１４４４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献５に記載された発明は、鋳片のボトムが完全に鋳型を抜けた後に印加する方法である。一般的な鋳型の長さが１m弱程度で、鋳型の上端から湯面間の距離が１００〜２００mmであることを考慮すれば、特許文献５に記載の発明は、鋳片の鋳込長が８５０〜１２００mmのときに電磁攪拌装置の印加を開始することになる。
【０００６】
従って、鋳込み開始から８５０〜１２００mmまでの部位は電磁攪拌による品質改善効果が得られないので、例えば切り捨てや、表面手入れを行う等の歩留まり損が発生する。
【０００７】
また、そのまま鋳造速度を増加して定常的な鋳造状態に移行する場合、鋳造速度が速い、或いは鋳造幅が広いという鋳型内溶鋼の供給量が多い場合には、浸漬ノズルからの吐出流を攪拌によるローレンツ力で加速してしまうことになる。
【０００８】
この場合、吐出流による凝固シェルの破壊が発生してブレイクアウトに至ったり、鋳型内の湯面変動の悪化によりパウダー巻き込みといった品質劣化の原因となるので、鋳造速度を規制せざるを得ず、能率が阻害されることになる。
【０００９】
また、発明者らは、以前から電磁ブレーキと電磁攪拌の両機能の兼用が可能な電磁コイル装置（以後、兼用コイル装置と言う。）の開発を行っているが（例えば特許文献６）、この兼用コイル装置を用いた連続鋳造においても、鋳込み初期の運転方法についての具体的な発明はなされていない。
【特許文献６】特開２００７−７７１９号公報
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献６の方法では、鋳込み開始から８５０〜１２００mmまでの部位は品質改善効果が得られず、そのまま定常的な鋳造状態に移行すると、ブレイクアウトに至ったり、パウダー巻き込みの原因となって、鋳造速度を規制せざるを得なくなるという点である。また、兼用コイル装置を使用した連続鋳造では、鋳込み初期の運転方法の具体的な発明はなされていないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の鋼の連続鋳造時における鋳込み初期の運転方法は、
定常部のみならず鋳造初期における印加条件の適正化をはかり、操業支障を伴うことなく品質を向上させるために、
鋳型長辺の外周に配置した電磁コイルに直流電流又は２相以上の多相交流電流を供給することにより鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキ又は電磁攪拌を選択的に作用させる連続鋳造方法において、
鋳造を開始する際、
鋳型内に溶鋼を溜めた状態で、オシレーションを開始した後、
鋳片の引抜き開始から２０秒以内に交流電流周波数が少なくとも０．５Hz以上となるような印加強度で電磁攪拌を作用させ始め、
その後、鋳型内への溶鋼供給速度が３．０t／min以上となった時点で、電磁攪拌を停止して電磁ブレーキに切り替えて電磁ブレーキを作用させる際に、鋳型内厚み方向中心部の最大磁場強度が０．１T以上の磁束密度となるように直流電流を印加することを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、兼用コイル装置を用いた連続鋳造において、鋳造初期における印加条件の適正化をはかることで、定常部のみならず鋳造初期においても、操業支障を伴うことなく品質を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の着想から課題解決に至るまでの過程と共に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１４】
発明者らは、電磁攪拌と電磁ブレーキの兼用設備における鋳造初期を主体とした最適な印加方法を検討した。その結果、図１に示すように、電磁流動制御装置には、鋳型内鋳片の断面積と鋳造速度で算出される鋳型内溶鋼の供給量（スループット）によって電磁攪拌・電磁ブレーキの適正な使用領域があることを見出し、電磁攪拌から電磁ブレーキに使用が遷移する領域があることを見極めた。
【００１５】
発明者らが見極めた前記領域は、鋳型内溶鋼の供給量で３．０ton／minの領域であり、３．０ton／min以上の場合には鋳型厚み方向中心の磁場強度が０．１T（テスラ）以上の磁束密度で電磁ブレーキを適用し、それ未満の場合には交流電流の周波数が少なくとも０．５Hz以上となるような印加強度で電磁攪拌を適用するように使い分けるものである。
【００１６】
次にその理由を説明する。
鋳造初期は鋳型内への溶鋼供給量が少ないので、凝固シェルに介在物や気泡・パウダー等が捕捉されやすくなる。従って、電磁攪拌を行なって浸漬ノズルからの吐出流に加速を与えつつ凝固シェルと溶鋼界面に流動を付与し、洗浄効果を与える方法が適切である。
【００１７】
また、鋳造初期は鋳造速度や溶鋼温度等が不安定であるため、凝固シェルの生成が不安定な状態となりやすく、破断しやすい。
【００１８】
発明者らが調査した結果、鋳型内への溶鋼供給量が３．０ton／min以下の領域では、浸漬ノズルからの吐出流による凝固シェルの破壊を引き起こさないことが分かった（図１参照）。従って、この時点で電磁攪拌から電磁ブレーキに切り替え、前記吐出流に制動力を与えることが適切であることを見極めた。
【００１９】
ところで、電磁攪拌の印加強度は交流電流の周波数によって規定するが、周波数が低すぎると、鋳型銅板に対する磁束の浸透深さが深くなって対面のコイル同士で干渉してしまい、効率的に鋳型内の溶鋼を攪拌することができない。
【００２０】
一般的なスラブの連続鋳造機の鋳片の厚みは２００〜３００mm程度であるが、その場合、鋳型の厚み中央で磁場が５０％以下まで減衰するのは、周波数が０．５Hz以上からで、２５％以下となるのは２．５Hzからである。よって、電磁攪拌時に印加する際の交流電流周波数は、少なくとも０．５Hz以上で、望ましくは２．５Hz以上である。
【００２１】
一方、電磁攪拌時に印加する際の交流電流周波数が１２Hz以上になると、１０％以下まで減衰するので効率的な攪拌が困難となる。よって、その上限範囲は１１Hz以下が適切であり、望ましくは減衰する磁束が２０％以上となる５Hz以下が望ましい。
【００２２】
これに対して、電磁ブレーキの印加強度は、前記吐出流に制動力を与えることが可能な、鋳型厚み方向中心磁場強度で０．１T以上の磁束密度が必要である。一方で制動力を与え過ぎると、鋳型内凝固シェルに対する洗浄効果が与えられないことから、前記磁束密度の上限は、０．３T以下とするのが好ましい。
【００２３】
発明者らは、さらに、鋳造初期における電磁攪拌装置の最適な印加開始時期を検討した。
【００２４】
前記特許文献５には、鋳型内にボトム鋳片があるうちに電磁攪拌を印加すると雰囲気の鉄粉ダストやダミーバーシール時に使用される鉄粉などの冷材が、電磁攪拌装置の保護ケースに電磁石で吸引されて付着し、操業中は電磁力の回転磁界によりそれらが回転運動して保護ケースを損傷するため、ボトム鋳片が鋳型と通過した後に電磁攪拌を印加すると記載されている。
【００２５】
しかしながら、発明者らが同条件について検討した結果、冷材として鋳型内に散布された鉄粉等は、鋳込初期の鋳型内への溶鋼供給時に殆ど全て溶けて消失しており、また残った鉄粉やダミーバー自体も移動磁場のために磁化されず、懸念された前記事例は問題とならないことが判明した。
【００２６】
そして、さらに詳細に調査を重ねた結果、電磁ブレーキに代表される静磁場を印加した場合には鉄粉やダミーバー自体が磁化されてしまい、操業支障や設備トラブルを招く懸念があることが判明した。
【００２７】
よって、鋳造初期における電磁攪拌装置の最適な印加時期は、鋳片の引抜きを開始した時期に極力近ければ近いほど鋳片品質が向上して良好となり、また操業上支障がないことが分かった。
【００２８】
鋳込起動前に鋳型内に溶鋼を溜めた部位は、少なくとも品質上或いは冷材との混合による成分上の問題から切り捨てる必要があり、一般的に前記切り捨て長さは５００〜７００mmが最短となる。
【００２９】
ダミーバーヘッドが鋳型内を抜けるまでの時間（１〜３分程度）と、電磁攪拌による攪拌流動が定常状態となるまでの時間を考慮すると、少なくとも鋳片の引抜きを開始してから２０秒以内に電磁攪拌を作用させるべく印加すれば、鋳型内に散布された鉄粉等の冷材は供給される溶鋼によって殆ど消失する。また、その際の鋳造長さはおよそ１００mm程度であるため、ボトム切り捨て部以降の鋳片品質を確保した上で、ボトム部の切捨て量は最短とすることが可能となる。
【００３０】
また、ボトム部の切り捨て量や長さは、適用される製品オーダーや品質要求によって決定される場合がある。例えば高品質が要求される鋼では１〜３m程度のボトム部切り捨て長さとする場合がある。その場合には、該切り捨て量に応じて電磁攪拌装置を印加することでも、ボトム切捨て部以降の鋳片品質を確保することが可能となる。
【００３１】
鋼の連続鋳造においては、鋳造開始（引抜き開始）から鋳造長さが１０m程度までは、定常鋳造状態までの鋳片引抜き速度の変更に伴って鋳造速度が一定でない。また、取鍋からタンディッシュに給湯された溶鋼はタンディッシュ内で抜熱され、その後温度上昇して安定するまで時間を要することから鋳型内の溶鋼温度は一定でない。さらに、鋳造初期は前記抜熱や引抜き速度が遅く、鋳型内に給湯される温度が低いので、低温でも滓化しやすい或いは発熱性を有した、定常状態で適用するモールドフラックスとは物性が異なるモールドフラックスを適用する場合があり、鋳型内凝固シェルの抜熱挙動も定常状態とは異なって安定していない。
【００３２】
従って、本発明において、鋳造初期とは、引抜き開始から鋳造長さが１０mまでを言い、この領域が、本発明が効果を発揮する領域である。
【００３３】
本発明の鋼の連続鋳造時における鋳込み初期の運転方法は、発明者らのこれらの検討による知見に基づいてなされたものであり、
鋳型長辺の外周に配置した電磁コイルに直流電流又は２相以上の多相交流電流を供給することにより鋳型内の溶鋼に電磁ブレーキ又は電磁攪拌を選択的に作用させる連続鋳造方法において、
鋳造を開始する際、
鋳型内に溶鋼を溜めた状態で、オシレーションを開始した後、
鋳片の引抜き開始から２０秒以内に交流電流周波数が少なくとも０．５Hz以上となるような印加強度で電磁攪拌を作用させ始め、
その後、鋳型内への溶鋼供給速度が３．０ton／min以上となった時点で、電磁攪拌を停止して電磁ブレーキに切り替えて電磁ブレーキを作用させる際に、鋳型内厚み方向中心部の最大磁場強度が０．１T以上の磁束密度となるように直流電流を印加することを最も主要な特徴としている。
【００３４】
上記の本発明方法により鋳込み初期の運転を行った後、鋳造作業が定常状態になった時点からは、鋳造する溶鋼の成分炭素量（質量％）と鋳型内への溶鋼の供給速度（ton／min）に応じて、電磁攪拌または電磁ブレーキを選択して作用させることが好ましい。
【００３５】
その際、成分炭素が０．００５質量％以下の場合は、凝固温度が高く、凝固時にδ相が発現するため、鋳型内における凝固シェル強度が高い。よって、高スループットにおいて電磁攪拌を行なっても、凝固シェルの破断を伴うことがないので、高スループット範囲での電磁攪拌装置への印加が可能で、５ton／min未満の場合は電磁攪拌、５ton／min以上の場合は電磁ブレーキを作用させるのが好ましい。
【００３６】
一方、成分炭素が０．００５質量％を超えて、０．０７質量％未満の場合は、成分炭素が０．００５質量％以下の鋼と比較して高温強度が低下する。しかしながら、この範囲では包晶反応による不均一凝固を伴わないため、成分炭素が０．０７〜０．２０質量％の鋼に比べて広いスループット領域で電磁攪拌を行うことが可能となり、４ton／min未満の場合は電磁攪拌、４ton／min以上の場合は電磁ブレーキを作用させるのが好ましい。
【００３７】
また、成分炭素が０．０７質量％を超えて、０．１６質量％未満の場合、包晶反応に伴って凝固シェルは不均一に成長する。これは初期の不均一により鋳型と凝固シェルが離れ、より凝固遅れが進行することに起因するものであって、凝固シェル厚の薄い部位が顕著となるため、電磁攪拌が可能なスループット範囲が大幅に狭くなり、高スループット領域では電磁ブレーキによる吐出流速の抑制が必要となる。従って、この場合は、３ton／min未満の場合は電磁攪拌、３ton／min以上の場合は電磁ブレーキを作用させるのが好ましい。
【００３８】
また、成分炭素が０．１６質量％を超えて、１．００質量％未満の場合、成分炭素が０．００５質量％以下の鋼と比較し高温強度が低下する。しかしながら、この範囲の鋼は、包晶反応による不均一凝固を伴わないため、成分炭素が０．０７質量％〜０．１６質量％の鋼に比べて広いスループット領域で電磁攪拌の印加が可能となる。この場合、４ton／min未満の場合は電磁攪拌、４ton／min以上の場合は電磁ブレーキを作用させるのが好ましい。
【００３９】
本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上の本発明は、兼用コイル装置を使用した連続鋳造であれば、湾曲型、垂直型など、どのような方式の連続鋳造であっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】鋳造スタート直後の溶鋼供給速度とブレイクアウト発生指数の関係を示した図である。
【図１】
0004968020.tif 000002