(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を収容するタンディッシュと、タンディッシュの底部に設けられた上ノズルと、収容された溶鋼を鋳型に供給する流量を制御する流量制御機構と、供給される溶鋼を流通させる浸漬ノズルとを備える溶鋼供給装置を用いてタンディッシュに収容された溶鋼を鋳型に供給する連続鋳造方法であって、一対の電極とこれらと接続する電源部を設け、前記上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルのいずれかの前記溶鋼と接する内面を鋼の融点以上で電気伝導性を有する耐火物で構成し、前記一対の電極のうち一方の電極を、前記タンディッシュ、上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルのいずれかの内部空間に達し前記溶鋼と接するように設置し、他方の電極を前記電気伝導性を有する耐火物で構成した部分であり前記一方の電極を設置しない箇所に設け、さらに、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時に、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなく再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前に、上記一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗を５００Ω以上として、前記一方の電極と他方の電極との間に電圧を印加することを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項２】
電極が設けられていない上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルの１つまたは２つ以上にガス吹き込み部を備えた溶鋼供給装置を用いてタンディッシュに収容された溶鋼を鋳型に供給することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
鋳造を開始した後、終了するまでの間における上記一方の電極と他方の電極とに印加される電流と電圧とから求められる電気抵抗を、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時における、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなくそのまま再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前における、上記一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗の１／１０未満にすることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
【請求項４】
印加する電流密度が０．０１Ａ／ｃｍ2以上、０．１Ａ／ｃｍ2未満になるように電流を流すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続鋳造方法。
【請求項５】
印加する電圧が０．５Ｖ以上、１００Ｖ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の連続鋳造方法。
【請求項６】
少なくとも浸漬ノズルを鋼の融点以上で電気伝導性を有する耐火物で構成するとともに他方の電極を設け、この浸漬ノズル側を負の電位として、浸漬ノズルと浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間に直流電流を通電することにより浸漬ノズルの閉塞を防止することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造用溶鋼供給装置を用いた浸漬ノズル等の閉塞防止や鋳片表面の欠陥抑制に有効な連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、鋳片を連続的に製造する方法として、タンディッシュ内に収容された溶鋼を、その下部に設けられた浸漬ノズルから、上下が開放された鋳型の上部に供給して鋳型内で凝固殻を形成させ、その後下部から引き抜いて鋳片を連続的に鋳造する方法が用いられている。
【０００３】
このとき、Ａｌ脱酸した溶鋼を連続鋳造すると、溶鋼中のＡｌの酸化物が浸漬ノズル内面に付着しやすく、浸漬ノズル内の溶鋼の流れが阻害される。そのため、複数の吐出孔を有する浸漬ノズルを用いて鋳造する際に、吐出流が均一にならず、特定の吐出流が強くなるなど、鋳型内の溶鋼の流れが片流れになりやすい。片流れが発生すると、鋳型内の溶鋼表面に添加したモールドパウダが溶鋼中に巻き込まれたり、浸漬ノズル内面に付着していたＡｌの酸化物などが剥離して、溶鋼中に巻き込まれ易くなる。
【０００４】
鋳型内の溶鋼中に巻き込まれたモールドパウダやＡｌの酸化物などは、鋳型内の凝固殻に捕捉されるため、それらが要因となって、鋳片表面にパウダ性欠陥、ノロカミ疵などが発生し易くなる。これら鋳片表面の欠陥は、その鋳片を素材として熱間圧延した製品の表面欠陥の原因となる。
【０００５】
さらに、浸漬ノズル内面のＡｌの酸化物の付着量が著しくなると、いわゆるノズル詰まりが発生し、その後の鋳造の継続が困難となる。その際、浸漬ノズル内面を酸素ガスで洗浄することにより、ノズル詰まりは解消できるものの、鋳片の清浄度が著しく悪化する。
【０００６】
浸漬ノズル内面に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止するために、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き込む方法が知られており（鉄と鋼、ｖｏｌ．６６、Ｓ８６８）、最近では操業に適用できる防止方法として種々の方法が提案されている。例えば、特開平４−３１９０５５号公報には、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き込む方法であり、浸漬ノズル内を通過する溶鋼流量（ｔ/分）に応じて、溶鋼中に吹き込む不活性ガスの量（リットル（Ｎｌ）／分）を調整する方法が提案されている。
【０００７】
また、特開平６−１８２５１３号公報には、浸漬ノズル内壁に設けた気体吹き込み用多孔質耐火物と浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間に交流電流または直流電流を通電しつつ、溶鋼中に不活性ガスを吹き込む方法が提案されている。この方法では、不活性ガスを溶鋼中に吹き込むことにより、Ａｌの酸化物などが浸漬ノズル内面に付着するのを防止するとともに、浸漬ノズル内壁と溶鋼との間を通電することにより、溶鋼に電磁力が作用し、吹き込んだ不活性ガスの気泡が吹き込み用耐火物から離脱することを促進して、生成する気泡を小さくしている。したがって、鋳型内の凝固殻に捕捉される気泡が小さくなり、その鋳片を素材として熱間圧延した製品表面に鋳片の気泡に起因する欠陥が発生し難いとしている。
【０００８】
しかし、これらの公報で提案された方法では、不活性ガスの気泡が鋳型内の凝固殻に捕捉され難くするため、不活性ガスの吹き込み量を少なくすると、浸漬ノズル内面への溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着を防止できず、また、逆に、浸漬ノズル内面への溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着を防止しようとすると、不活性ガスの吹き込み量が多くなり、不活性ガスの気泡が鋳型内の凝固殻に数多く捕捉され、その鋳片を素材とする製品に表面欠陥が発生する場合がある。
【０００９】
このように、従来の方法では、浸漬ノズル内面への溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着を安定して防止できない。また、浸漬ノズルの内面に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止することができても、鋳片表層部に気泡性欠陥が発生し、この鋳片を素材とする製品に表面欠陥が発生する場合がある。したがって、鋳片表面に気泡性欠陥を発生させることなく、安定して効果的に浸漬ノズル内面への溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着を防止できる方法が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、浸漬ノズルの内面に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止するとともに、モールドパウダ、Ａｌの酸化物などに起因する鋳片表面欠陥の発生、およびこの鋳片を素材とする製品の表面欠陥の発生を効果的に防止できる連続鋳造用の溶鋼供給装置を用いた連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するため、浸漬ノズル内面への溶鋼中のAlの酸化物などの付着を防止する方法として、電気毛細管現象に着目して検討を重ねた。すなわち、電気毛細管現象とは、イオン溶液中に存在する電極と溶液との界面張力が、電極の電位によって変化する現象であり、これらの現象を鋭意検討した結果、次の（ａ）〜（ｇ）の知見を得ることができた。
【００１２】
（ａ）連続鋳造装置の上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルは、耐火物で構成され、これらの耐火物には、高温において電子伝導性やイオン伝導性を有するものがある。したがって、連続鋳造に際し、高温において電子伝導性やイオン伝導性を有する耐火物と溶鋼との間に電位差を付与すれば、両者の接触界面に電気毛細管現象が生じて、界面における張力が減少し、溶鋼中のＡｌの酸化物などが耐火物の表面に付着する力が抑制され、耐火物の表面に付着し難くなる。
【００１３】
（ｂ）上記の推定に基づき、実験規模の坩堝を用いて、溶鋼中に電気伝導性を有する耐火物性の棒と電極とを浸漬し、両者に通電して耐火物性の棒と電極との間に電位差を付与する実験を行った。その結果、電位差が小さくとも耐火物の表面に付着する溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着量が減少し、また、電位の正負に拘わらず、電位差の絶対値が大きくなるほど、耐火物の表面に付着する溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着量が少なくなることが確認された。
【００１４】
（ｃ）上記の試験結果から、浸漬ノズル内面への溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着を防止できる方法の検討を進め、電気伝導性の耐火物と浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間で効果的に通電する方法として、一対の電極の間を電気的に絶縁することに注目した。通常、絶縁に使用される耐火物は、室温では１×１０5Ω・ｍ以上の電気抵抗率（比抵抗）を有しておれば、十分な絶縁を確保できるが、溶鋼の温度のような高温になるとイオン伝導が起こり、電気抵抗率が著しく低下し、絶縁性能が低下する。
【００１５】
（ｄ）上記（ｃ）のような現象から、一対の電極の間の電気的な絶縁性能が低下すると、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に電流が十分流れず、溶鋼以外の短絡回路に電流が流れる。そのため、浸漬ノズル内面への溶鋼中のＡｌの酸化物などの十分な付着防止効果が得られなくなる。また、印加電力に無駄が発生するばかりでなく、外部に漏電することにより微細な放電が発生する危険が生じ、また感電したり周囲の機器の誤動作を招いたりする。
【００１６】
（ｅ）タンディッシュなどを予熱する場合、または予熱せずに熱間再利用する場合に、いずれもタンディッシュに溶鋼を供給開始する直前における一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗を５００Ω以上とすることにより、鋳造開始から鋳造終了するまでの間に、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に電流が十分流れず、溶鋼以外の短絡回路に電流が流れることを防止できる。なお、上記「鋳造開始から鋳造終了するまでの間」は、連続鋳造機、鋳片サイズ、鋳造速度、連続して鋳造するヒート数などによって相違するが、概ね６０〜５００分程度である。
【００１７】
（ｆ）鋳造を開始して終了するまでの間における、一対の電極の間の電流と電圧から計算される鋳造中の電気抵抗が、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時における、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなくそのまま再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュにおける、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗の１／１０未満とするのが望ましい。
【００１８】
（ｇ）上記（ｆ）を換言すると、鋳造時間の経過とともに、浸漬ノズル内を通過する溶鋼を電気回路とする一対の電極の間の電流と電圧から計算される電気抵抗は漸増する。漸増した後にこの鋳造中の電気抵抗が大きくなると、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に電流が十分流れず、溶鋼以外の短絡回路に電流が流れ始める。そこで、鋳造終了時までの鋳造中の電気抵抗をタンディッシュ内に溶鋼を供給する直前の一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗の１／１０未満で管理することで、より効果的に、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に電流を十分に流し、溶鋼以外の短絡回路に電流が流れることを防止できる。
【００１９】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記の（１）〜（５）の連続鋳造方法を要旨としている。
【００２０】
（１）溶鋼を収容するタンディッシュと、タンディッシュの底部に設けられた上ノズルと、収容された溶鋼を鋳型に供給する流量を制御する流量制御機構と、供給される溶鋼を流通させる浸漬ノズルとを備える溶鋼供給装置を用いてタンディッシュに収容された溶鋼を鋳型に供給する連続鋳造方法であって、一対の電極とこれらと接続する電源部を設け、前記上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルのいずれかの前記溶鋼と接する内面を鋼の融点以上で電気伝導性を有する耐火物で構成し、前記一対の電極のうち一方の電極を、前記タンディッシュ、上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルのいずれかの内部空間に達し前記溶鋼と接するように設置し、他方の電極を前記電気伝導性を有する耐火物で構成した部分であり前記一方の電極を設置しない箇所に設け、さらに、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時に、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなく再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前に、上記一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗を５００Ω以上として、前記一方の電極と他方の電極との間に電圧を印加することを特徴とする連続鋳造方法。
【００２１】
（２）上記（１）に記載の連続鋳造装置に用いる溶鋼供給装置では、電極が設けられていない上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルの１つまたは２つ以上にガス吹き込み部を備えることが望ましい。
【００２２】
（３）上記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法では、鋳造を開始した後、終了するまでの間における上記一方の電極と他方の電極とに印加される電流と電圧とから求められる電気抵抗を、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時における、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなくそのまま再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前における、上記一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗の１／１０未満にするのが望ましい。
【００２３】
（４）上記（１）〜（３）に記載の連続鋳造方法では、印加する電流密度が０．０１Ａ／ｃｍ2以上、０．１Ａ／ｃｍ2未満になるように電流を流すこと、または／および印加する電圧が０．５Ｖ以上、１００Ｖ以下であることが望ましい。
【００２４】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の連続鋳造方法において、少なくとも浸漬ノズルを鋼の融点以上で電気伝導性を有する耐火物で構成するとともに他方の電極を設け、この浸漬ノズル側を負の電位として、浸漬ノズルと浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間に直流電流を通電することにより浸漬ノズルの閉塞を防止することを特徴とする連続鋳造方法。
【００２５】
本発明において、浸漬ノズル等を構成する材料を鋼の融点以上において電気伝導性を有する耐火物とするのは、その耐火物と溶鋼との間で通電させるためである。以下の説明では、「鋼の融点以上において電気伝導性を有する耐火物」を、単に「電気伝導性を有する耐火物」と記す場合がある。
【００２６】
本発明の上記（１）、（３）で規定する「タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時における」とは、次のことを意味する。
【００２７】
すなわち、タンディッシュ内に溶鋼を供給して連続鋳造を開始する前に、通常、タンディッシュ内部に設けた耐火物、上ノズル、鋳型内への溶鋼の供給量を制御するゲート、浸漬ノズルなどの耐火物を燃焼ガスを用いて予熱する。溶鋼注入時の熱衝撃による耐火物の破損と初期に供給した溶鋼が地金となってこれら耐火物に付着することを防止するためである。その際、これら耐火物の予熱終了時の表面温度は、通常、８００〜１３００℃である。ただし、これら耐火物などの予熱終了後の目標の表面温度は、タンディッシュの容量、タンディッシュ内に溶鋼を供給開始してから鋳型内に溶鋼を供給開始するまでの時間などの鋳造作業条件によって相違する。
【００２８】
ところで、タンディッシュ内に溶鋼が供給されていない状態の予熱終了時における一対の電極間の電気回路としては、タンディッシュ内部に設けた耐火物、上ノズル、ゲート、浸漬ノズルなどの耐火物、およびこれら耐火物を支持する鋼構造物などが存在する。これら耐火物および鋼構造物などの電気抵抗は、通常、温度の上昇とともに低下する。
【００２９】
これらのことから、「予熱終了時における一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗」とは、目標の表面温度に予熱したタンディッシュ内部に設けた耐火物、上ノズル、ゲート、浸漬ノズルなどの耐火物、およびこれら耐火物を支持する鋼構造物などで構成される電気回路における一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗を意味し、タンディッシュ内に溶鋼を供給開始する直前における最も低くなった電気抵抗を意味する。以下の説明では、この電気抵抗を「当初の電気抵抗」と記す場合がある。
【００３０】
同様に、本発明の上記（１）、（３）で規定する「いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなく再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前における一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗」とは、次のことを意味する。
【００３１】
すなわち、近年、省エネルギーコストの低減の観点から、タンディッシュを冷却することなく再利用を図る、いわゆるタンディッシュの熱間再利用がおこなわれており、その際、タンディッシュを予熱する場合と、予熱せずに、そのまま新しい溶鋼をタンディッシュ内に供給する場合がある。予熱しない場合でも、タンディッシュ内部に設けた耐火物の表面温度は１０００〜１４００℃の状態である。その高温状態での前述の耐火物および鋼構造物などで構成される電気回路における一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗を意味し、タンディッシュ内に溶鋼を供給開始する直前における電気抵抗、すなわち当初の電気抵抗を意味する。
【００３２】
本発明の上記（３）で規定する「鋳造を開始した後、終了するまでの間における一方の電極と他方の電極との間の電流と電圧とから求められる電気抵抗」とは、タンディッシュ内に供給した溶鋼を電気回路とする一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗を意味する。この溶鋼を電気回路とする電気抵抗は、鋳造時間の経過とともに大きくなる。以下では、この電気抵抗を「鋳造中の電気抵抗」と記す場合がある。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の連続鋳造方法に用いる溶鋼供給装置および連続鋳造方法の内容を、装置の構成、電気導電性を有する耐火物、絶縁施工、ガス吹き込み、電流、電圧印加、および浸漬ノズルの負電位化に項目を区分して説明する。
１．装置の構成
本発明の連続鋳造方法に用いる溶鋼供給装置の構成を、図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の連続鋳造方法に用いる溶鋼供給装置の一例を模式的に示す縦断面図である。同図では、溶鋼の流量制御機構として３層式のスライディングゲートが示されているが、本発明の連続鋳造方法に用いる溶鋼供給装置は、２層式の形式であっても、さらにストッパーを用いて制御する形式であってもよい。
【００３４】
図１において、溶鋼供給装置は、底部に上ノズル２が設けられたタンディッシュ１と、上ノズル２の下部に設けられたスライディングゲート３と、スライディングゲート３に続いて設けられた浸漬ノズル４と、タンディッシュ１の側壁に設けられた一方の電極５と、浸漬ノズル４に設けられた他方の電極６と、一方の電極５と他方の電極６とに接続された電源部７とを備える。溶鋼８を収容するタンディッシュ１の形状および内張耐火物は、通常用いられているものでよい。
【００３５】
タンディッシュ１の底部に設けられた上ノズル２は、タンディッシュ１内の溶鋼８を下部に供給する供給孔２ａを有し、耐火物で構成されている。スライディングゲート３は、上プレート３１、下プレート３２およびこれらの間に設けられた可動プレート３３とを備える３層構造のものである。上プレート３１、下プレート３２および可動プレート３３は、それぞれ通流孔３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられた耐火物製である。そして、図示を省略した駆動機構により可動プレート３３を水平移動させることにより、下部に供給される溶鋼８の供給量を制御する。
【００３６】
浸漬ノズル４は、下部に２つの吐出孔４ａを有し、これらの吐出孔４ａを含む部分が鋳型９の内部に挿入される。この浸漬ノズル４の形状も図示するものに限定されるものではない。例えば、吐出孔４ａの数が２を超えるもの、内部の長手方向においてその径が異なる段差付きのもの、内面に長手方向の整流板を備えるもの、内面に螺旋状突起を備えるもの、上部に内装ノズルを備える２重構造としたものなどであってもよい。
【００３７】
一方の電極５は、タンディッシュ１の側壁を貫通して設けられ、先端がタンディッシュ１の内部空間に達し、タンディッシュ１内に溶鋼８が供給される際は、その先端が溶鋼８内に浸漬される。溶鋼８に浸漬されて溶鋼８と接触する部分の一方の電極５の表面積は、１０ｃｍ2以上であればよい。
【００３８】
この一方の電極５を構成する材料は、タンディッシュ１内の溶鋼８に接触した状態で長時間耐えること、電気伝導性を有することが要求され、耐火物、黒鉛、鋼、モリブデンやタングステンなどの高融点金属、またはこれらの複合材料を使用することができる。
【００３９】
一方の電極５を取り付ける方法は、図１に示すように、タンディッシュ側壁の鉄皮および耐火物などに電極取り付け用の孔を設け、これら鉄皮および耐火物を貫通させて電極を配置する方法でもよいし、タンディッシュ内の溶鋼８表面の上方から溶鋼中に浸漬する方法でもよい。また、鋳型内への溶鋼の流量制御機構として、ストッパーを用いる場合には、ストッパーを電気伝導性を有する耐火物とし、このストッパーを一方の電極５とすることができる。
【００４０】
さらに、上ノズルまたはスライディングゲートを電気伝導性を有する耐火物として、それらを一方の電極５としてもよい。いずれでも同様の効果が得られるので、コストや施工の容易性などから選択すればよい。しかし、一方の電極５を鋳型内に配置すると、浸漬ノズル外表面を通じて電流が流れ易く、浸漬ノズル内面に溶鋼中のＡｌなどが付着するのを有効に防止できないので、一方の電極５を鋳型内に配置する方法は採用できない。
【００４１】
他方の電極６は溶鋼に直接接しないので、１２００℃程度まで耐熱性のある金属製の電極、またはＴｉＢ2、ＺｒＢ2、ＳｉＣやグラファイトなどの耐火物質を用いればよい。炭素鋼やステンレス鋼、Ｎｉなどの金属は、これらの耐火物質より電気伝導性が良好であるが、浸漬ノズル中に含有される炭素と反応して低融点化し、溶損するという問題がある。したがって、電極の熱負荷が大きい場合には耐火物質の電極とするのが望ましい。
【００４２】
他方の電極６は、電気伝導性の耐火物で構成した部分であり前記一方の電極を設置しない箇所と接続する必要がある。図１で示す他方の電極６は、浸漬ノズル４の上端付近から鋳型９内の溶鋼の湯面より若干上まで配置される円筒形であり、浸漬ノズル４を構成する耐火物中に埋め込まれている。この他方の電極６は、浸漬ノズル４の内面全面に対向して設けるのが望ましいが、浸漬ノズル４の鋳型９内の溶鋼に浸漬される部分に設けると、材質によっては溶融するおそれがある。このため、図１で示すような配置が採用される。
【００４３】
他方の電極６を円筒形でかつ上記のように配置すれば、連続鋳造の際に、他方の電極６と浸漬ノズル４の内面を通過する溶鋼とが、浸漬ノズル４の大部分において近接するとともに、その距離もほぼ等しくなる。そのため、電流が浸漬ノズル４を構成する耐火物を通過するに際に、部分的に電圧が降下するのを防止することができる。
【００４４】
他方の電極６は、図１に示す配置および形状に限定されるものでなく、他に図２〜図４に示すものであってもよい。なお、他方の電極６を構成する材料は、一方の電極５と同じ耐火物質を用いることができる。
【００４５】
図２は、他方の電極６が浸漬ノズル４に埋め込まれた他の例を示す縦断面図である。同図において、他方の電極６ａは、金属製または導電性耐火物からなる棒状体で、浸漬ノズル４の一部にその外面から埋め込まれている。この埋込みは、浸漬ノズル４をプレス焼結により製造する際、または、プレス焼結された浸漬ノズル４に孔を設けて行えばよい。
【００４６】
溶鋼に接触する耐火物として電気伝導率が大きい材質を使用すれば、このような簡単な構造の電極を使用しても、局所的な電流が生じることなく、広い範囲で効果を発揮することができる。この電極６ａは、浸漬ノズル４に埋め込まれ、浸漬ノズル４の軸と平行な部分を先端に備えた形状のものでもよい。
【００４７】
図３は、他方の電極６が浸漬ノズルの外面に取り付けられた例を示す正面図である。同図において、他方の電極６ｂは、金属製の線状体または棒状体で、浸漬ノズル４の外面に巻き付けられている。浸漬ノズル４の外面には、通常、酸化防止剤がコーティングされている。この酸化防止剤は絶縁性を有するので、他方の電極６ｂを浸漬ノズル４に巻き付ける際は、コーティングされた酸化防止剤を除去する。
【００４８】
図４は、他方の電極６が浸漬ノズルの外面に取り付けられた他の例を示す正面図である。同図において、他方の電極６ｃは、一部が開放された金属製の環状体で開放された部分に締め付け部を備え、浸漬ノズル４の外面にはめ込まれた後、ボルトとナットで締め付けられている。この場合も、浸漬ノズル４の外面にコーティングされた酸化防止剤を除去する。
【００４９】
電源部７は、一対の電極である一方の電極５および他方の電極６と電気配線７ａで接続され、必要時に電極５、６に通電される。
【００５０】
図１に示す溶鋼供給装置では、浸漬ノズル４を電気伝導性を有する耐火物で構成しているが、上ノズル２およびスライディングゲート３であっても溶鋼と接する内面を、電気伝導性を有する耐火物で構成すればよい。しかし、他方の電極６が設けられた部材、すなわち、図１における浸漬ノズル４では、溶鋼が接触する内面は電気伝導性を有する耐火物で構成する必要がある。
【００５１】
図１に示す溶鋼供給装置において、他方の電極６を浸漬ノズル４に設けるようにしたのは、連続鋳造の際に、Ａｌの酸化物などが浸漬ノズル４の内面に最も付着し易いことから、浸漬ノズル４の内面を通過する溶鋼との間に通電するためである。
【００５２】
浸漬ノズル４を電気伝導性を有する耐火物で構成する場合に、浸漬ノズル４の全体を前記の電気伝導性を有する耐火物とすることができる。また、浸漬ノズル４の耐火物を径方向に２層以上の構造とし、強度などを外層部分で確保し、溶鋼と接する内層を、前記の電気伝導性を有する耐火物とする構造でもよい。さらには、内層あるいは外層の一部を高純度アルミナ等の電気伝導率の低い材料で構成してもよい。
【００５３】
一方、Ａｌの酸化物などがスライディングゲート３に付着し易い場合は、スライディングゲート３を電気伝導性を有する耐火物で構成し、スライディングゲート３に他方の電極６を設けることができる。また、上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４の２つ以上を電気伝導性を有する耐火物で構成し、これらに他方の電極６を設けるようにしてもよい。
【００５４】
スライディングゲート３を電気伝導性を有する耐火物で構成する場合は、最も流路が狭く、Ａｌの酸化物などの付着し易い可動プレート３３を前記の電気伝導性を有する耐火物で構成するのが望ましい。この場合も、上ノズル２と同様に、径方向に２層以上の構造とし、溶鋼と接する内面の耐火物を、前記の電気伝導性を有する耐火物とすることができる。
【００５５】
上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４のいずれかに電気伝導性を有する耐火物で構成して他方の電極６を設ける場合、浸漬ノズル４に他方の電極６を設けるようにするのが望ましい。このようにするのは、連続鋳造の際に、浸漬ノズル４の内面に付着したＡｌの酸化物などは連続鋳造の操業の安定性や製品の品質に影響を与えるため、浸漬ノズル４の内面と溶鋼との間に通電するためである。
【００５６】
また、複数の部材に他方の電極６を設ける場合には、それぞれの回路の抵抗値に大きな差が生じないようにする必要がある。これは抵抗値の差が大きいと特定の経路のみに電流が流れ、他の経路にはほとんど流れず、他の経路では付着防止効果が得られないことになるからである。
２．電気伝導性を有する耐火物
電気伝導性を有する耐火物としては、収容される溶鋼８の融点以上において、電気伝導率が１×１０3Ｓ／ｍ以上とするのが望ましく、１×１０4〜１×１０6Ｓ／ｍとするのがより望ましい。一般的に、電気伝導性を有する耐火物として、アルミナグラファイト質、ジルコニアグラファイトおよびマグネシアグラファイトのようなグラファイトを主成分の一つとする耐火物、固体電解質、ＴｉＢ2やＺｒＢ2などのようなホウ化物系の材質を挙げることができる。以下にそれぞれの材質の特性について説明する。
【００５７】
アルミナグラファイト質の耐火物
浸漬ノズルなどに多く用いられるアルミナグラファイト質の耐火物では、黒鉛を５〜３５質量％含有するのが望ましい。黒鉛の含有率が５質量％以上であれば、室温から鋼の溶融状態までの温度領域において電気伝導性を有することができる。さらに、約１２質量％以上であれば電気伝導率が１×１０4Ｓ／ｍ以上となりより好適である。
【００５８】
しかし、黒鉛の含有率が３５質量％を超えると、強度が劣化する。また溶鋼に対して耐食性が劣化し、溶損の問題が発生する。このアルミナグラファイト質の耐火物は、ＳｉＯ2を２０質量％程度まで含有させても、通電の際に支障はない。ＳｉＯ2は、主としてアルミナグラファイト質の耐火物の熱膨張率を低減し、熱衝撃による折損などを防止する効果がある。また、ＳｉＯ2の代わりに、ＳｉＣを含有させてもよい。
【００５９】
ジルコニアグラファイト質の耐火物ジルコニアグラファイト質の耐火物の場合は、黒鉛を５〜２０質量％含有するのが望ましい。黒鉛の含有率が５質量％以上であれば、室温から鋼の溶融状態までの温度領域において電気伝導性を有する。さらに約１０質量％以上であれば、電気伝導率が１×１０4Ｓ／ｍ以上になるのでより好適である。ただし、黒鉛の含有率が２０質量％を超えると、強度が低下する問題がある。ここで、アルミナグラファイト質の耐火物より、黒鉛の含有率の上限を少なくするのは、アルミナに比較してジルコニアの密度が大きく、密度の小さい黒鉛を含有させたときの耐火物自体の密度変化が大きくなるからである。
【００６０】
固体電解質の耐火物例えば、ジルコニア固体電解質のような黒鉛を含有しない固体電解質の耐火物である。この固体電解質の耐火物は、鋼の溶融状態の温度において電気伝導性を有する。しかし、電気伝導率が溶鋼の溶融温度で約１×１０2Ｓ／ｍ程度であり、十分な値とは言えない。このような材質を使用すると電流が短絡的に流れ、局所的に電流が流れるという問題が生じる。このため、広い面積にわたってアルミナなどの付着防止効果を得ることが困難になる。
【００６１】
このような問題を解決するためには、図１に示すような円筒形の他方の電極６を埋め込んだ浸漬ノズル４を設けて、等電流が広い範囲に流れるように工夫する必要がある。このような知見をもとに、本発明の連続鋳造方法に用いる溶鋼供給装置では電気伝導率が溶鋼の融点で１×１０3Ｓ／ｍ以上の耐火物を使用することが望ましいとした。また、固体電解質は、耐熱衝撃性が悪いことから、溶鋼の連続鋳造のように予熱した後溶鋼を流すプロセスに適用するのは困難である。また、このような材質を用いると、耐火物の製造コストが高くなるという問題もある。
【００６２】
ホウ化物系耐火物例えば、ＴｉＢ2やＺｒＢ2では電気伝導率がいずれも１×１０5Ｓ／ｍ以上であり、鋼に通電する耐火物として使用できる。
【００６３】
上述の通り、グラファイトを主成分とする耐火物やホウ化物系の耐火物を使用することができる。しかし、ホウ化物系の耐火物は製造コストが高く、大きな構造物とすることは困難である。このため、ホウ化物系の耐火物は、溶鋼の流路の使用する際にはその一部に限定して使用することができる。
【００６４】
したがって、本発明の連続鋳造方法で用いる耐火物は、グラファイトを主成分とする耐火物が好適である。耐熱衝撃性、強度、耐溶損性および製造コストを総合的に考慮すると、アルミナグラファイト質の耐火物が望ましい。
３．絶縁施工
本発明の連続鋳造方法で用いる溶鋼供給装置では、電気伝導性を有する耐火物で構成された上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４のうち、他方の電極６が設けられた部材と、一方の電極５との間に、絶縁体を設けるのが望ましい。
【００６５】
図１に示す溶鋼供給装置では、一方の電極５がタンディッシュ１に設けられ、他方の電極が浸漬ノズル４に設けられているが、この場合には、タンデイッシュ１と一方の電極５との間、タンデイッシュ１と上ノズル２との間、上ノズル２とスライディングゲート３との間、およびスライディングゲート３と浸漬ノズル４との間のいずれかに絶縁体を設けるのが望ましい。
【００６６】
これにより、通電した際に、一方の電極５と他方の電極６が設けられた浸漬ノズル４との間に短絡回路が形成されるのを防止することができる。この場合、他方の電極６が設けられた浸漬ノズル４と、これに隣接するスライディングゲート３との間に絶縁体を設ければ、通電した際に、スライディングゲート３に電流が流れるのを防止でき、効率良く溶鋼に通電できる。
【００６７】
このときの絶縁のレベルは、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時において、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを再度予熱することなくそのまま再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュにおいて、一方の電極５と他方の電極６との間の当初の電気抵抗を５００Ω以上とする。この当初の電気抵抗が５００Ω未満では、鋳造中に、浸漬ノズル４内を通過する溶鋼中に電流が十分流れず、溶鋼以外の短絡回路に電流が流れ、浸漬ノズル内面に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを有効に防止できない。
【００６８】
絶縁施工の形態としては、タンデイッシュ１と一方の電極５との間、上ノズル２とタンデイッシュ１の耐火物およびタンデイッシュの鉄皮との間、スライディングゲート３とタンデイッシュ１の鉄皮との間などには、電気伝導性の低い耐火物を挟む構造とすればよい。また、ガラス繊維などからなる絶縁物シートなどをそれらの間に挿入することもできる。上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４相互の間、これらと支持部材との間、２層構造の場合の層の間などは、絶縁性のシートを設けるのがよい。
【００６９】
より具体的には、浸漬ノズル４を電気伝導性を有する耐火物として他方の電極６を配置し、この浸漬ノズルと浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間で通電する場合には、（ａ）タンデイッシュ１と一方の電極５との間、（ｂ）浸漬ノズルとその浸漬ノズルと接するゲート３との間、および浸漬ノズルと浸漬ノズルをスライディングゲートに保持させるホルダーとの間のいずれか、または両者を電気的に絶縁することが望ましい。これにより、浸漬ノズル４とタンディッシュの内張耐火物および鉄皮で構成されたタンディッシュ１本体との間も電気的に絶縁される。
【００７０】
また、浸漬ノズル４およびゲート３を電気伝導性を有する耐火物とし、それぞれに他方の電極を配置して、これら浸漬ノズル４および上ノズル２と、浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間で通電する場合には、（ａ）タンデイッシュ１と一方の電極５との間、（ｂ）ゲート３とタンディッシュ本体との間、ゲート３と上ノズルとの間、およびゲート３とゲートをタンディッシュ鉄皮などに保持させるカセットホルダーとの間のいずれかあるいは両者を電気的に絶縁することが望ましい。
【００７１】
さらに、浸漬ノズル４、ゲート３および上ノズル２を電気伝導性を有する耐火物とし、それぞれに一方の電極を配置して、これら浸漬ノズル４、ゲート３および上ノズル２と、浸漬ノズル内を通過する溶鋼との間で通電する場合には、（ａ）タンデイッシュ１と一方の電極５との間、（ｂ）タンディッシュ本体とこれら浸漬ノズル、ゲートおよび上ノズルとの間のいずれかあるいは両者を電気的に絶縁することが望ましい。
【００７２】
絶縁に使用される鉱物性の材質は、一般的に、室温では１×１０5Ω・ｍ以上の電気抵抗率を有し、十分な絶縁性を発揮するが、多くの材質で溶鋼温度のような高温にさらされるとイオン伝導が発生するため、電気抵抗率が低下する。そこで、溶鋼温度のような高温であっても、電気抵抗率の低下の少ない耐火物、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2などの絶縁性耐火物の繊維などからなる絶縁シート、これらＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2などの塗布材などを用いることができる。
【００７３】
これら絶縁シート、塗布材などの具体的な施工方法としては、例えば、浸漬ノズルと接するゲートの部分、および浸漬ノズルと接する、浸漬ノズルをスラィデインゲートに保持させるホルダーの部分に、絶縁シートを挿入して挟む構造とすることができる。その際、挟む厚さは１〜４ｍｍが望ましい。さらに、塗布材を接着剤とともに絶縁すべき部分に塗布する方法を組み合わせることがより望ましい。その際、塗布材の厚さは０．２〜１．０ｍｍが望ましい。また、接着剤にはアルミナ質やシリカ質のものなどを用いることができる。
【００７４】
当初の電気抵抗の上限は、理想的には無限大であるが、実際の連続鋳造機のタンディッシュから鋳型内へ溶鋼を供給する装置を考えた場合、現実的には、１×１０8Ωが上限となる。
【００７５】
本発明の連続鋳造方法では、鋳造を開始して終了するまでの間における、一方の電極５と他方の電極６との間の電流と電圧から計算される鋳造中の電気抵抗が、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュの予熱終了時における、または、いったん鋳造に用いたタンディッシュを予熱することなくそのまま再度鋳造に用いる場合には、タンディッシュ内に溶鋼を供給する前のタンディッシュにおける、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗の１／１０未満であることが望ましい。その理由を、以下に説明する。
【００７６】
図５は、鋳造中の一方の電極と他方の電極との間の鋳造中の電気抵抗の変化を例示する図である。同図では、当初の電気抵抗が０．７Ωの場合の事例である。鋳造時間、つまり通電時間の経過しても抵抗がほとんど変化しない場合もあるが、通常、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中を流れる電流の電気回路の抵抗が大きくなる。これは、浸漬ノズルに配置した電気伝導性を有する耐火物の溶鋼と接する表面が時間とともに変質し、またはアルミナなどの非導電性の物質が付着したことによるものと推定される。
【００７７】
鋳造中の電気抵抗が当初の電気抵抗の１／１０以上になると、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に電流が適切に流れず、溶鋼以外の短絡回路に一部の電流が流れ、浸漬ノズル内面に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着することを防止できなくなる。また、鋳造中の電気抵抗が当初の電気抵抗に比べて１／１０を超えて著しく大きくなると、印加電力に無駄が発生するばかりでなく、溶鋼以外の短絡回路に多くの電流が流れ、外部に漏電することにより微細な放電が発生する危険が生じる。その際、感電したり、また周囲の機器の誤動作を招いたりする場合がある。
【００７８】
図６は、冷間圧延製品の表面性状に及ぼす一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗の影響を示す図である。横軸は、鋳造を開始する直前の時期における一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗の値である。縦軸は、鋳造を開始した後の鋳造末期の一方の電極と他方の電極との間の電流と電圧から計算される鋳造中の電気抵抗の値を当初の電気抵抗の値で除した値である。
【００７９】
鋳片を５ｍｍの厚さの鋼帯に熱間圧延し、その後酸洗して冷間圧延し、厚さ０．８ｍｍの鋼帯とした。製品表面疵の発生の有無とその発生状況を調査し、モールドパウダ、Ａｌの酸化物などの鋳片の欠陥に起因する製品表面疵が発生した部分の切り捨て長さの合計長さを鋼帯全長で除し、％表示することにより、製品疵発生率を求めた。図中の○印は、鋳片表面のモールドパウダや溶鋼中のＡｌの酸化物などの鋳片表面の欠陥に起因する製品表面の欠陥発生のないものを意味する。
【００８０】
図６中の△印は、上記の製品疵発生率が０．５％以内で、製品表面の欠陥が僅かに発生したことを意味する。また、図中の▲印は、上記の製品疵発生率が１％以内で、製品表面の欠陥が発生したことを意味する。ただし、この製品疵発生率が１％以内であれば、特に問題となる欠陥の発生状況ではない。また、図中の×印は、上記の製品疵発生率が５％を超えて、製品表面の欠陥が著しく多く発生したことを意味する。絶縁部の施工方法を変化させることにより、当初の電気抵抗の値を変化させて試験した結果を示す。
【００８１】
図６の結果から、当初の電気抵抗を５００Ω以上とすることにより、製品表面の欠陥発生を防止できることがわかる。さらに、鋳造末期の一方の電極と他方の電極との間の電流と電圧から計算される鋳造中の電気抵抗が、当初の電気抵抗の１／１０未満であると、さらに良好な製品表面が得られることがわかる。また、鋳造中の電気抵抗の当初の電気抵抗に対する比の下限は、理想的には零であるが、実際の連続鋳造機のタンディッシュから鋳型内へ溶鋼を供給する装置を考えた場合、現実的には、０．００００１／１０が下限となる。
４．ガス吹き込み
上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４のうち、いずれかに図示を省略した多孔性の耐火物からなるガス吹き込み部を設けてもよい。このガス吹き込み部は、次のようにして使用される。
【００８２】
転炉、ＲＨなどの操業状態によって溶鋼中のＡｌの酸化物などが多くなり、この溶鋼を処理する場合に、浸漬ノズル１の内面にＡｌの酸化物などが付着するのを防ぐために、不活性ガスを吹き込む。また、鋳造開始時に溶鋼が凝固することによる浸漬ノズルの開口不良を防止するためや鋳型内の溶鋼の流動を改善するために、不活性ガスを吹き込む。
【００８３】
この場合は、上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４のうち、いずれか１つまたは２つ、望ましくは浸漬ノズル４に他方の電極６を設け、他方の電極６が設けられていない部材の１つまたは２つにガス吹き込み部を設けるのがよい。このようにすれば、１つの部材に他方の電極６とガス吹き込み部とが存在しないため、耐火物の強度の低下を防止することができる。
【００８４】
前記図１に示す溶鋼供給装置では、一方の電極５は、先端がタンディッシュ１の内部空間に達するようにタンディッシュ１の側壁を貫通して設けられているが、タンディッシュ１の側壁を貫通することなく、タンディッシュ１の上部から内部空間に達するように設けてもよい。また、タンディッシュ１の側壁の一部を電気伝導性を有する耐火物で構成し、この部分を一方の電極５としてもよい。
【００８５】
また、上ノズル２またはスライディングゲート３を電気伝導性を有する耐火物で構成し、この上ノズル２またはスライディングゲート３に一方の電極５を設けてもよい。上ノズル２に一方の電極５を設ける場合は、スライディングゲート３と浸漬ノズル４とのいずれか一方または両方を、電気伝導性を有する耐火物で構成し、これらの一方または両方に他方の電極６を設ける。スライディングゲート３に一方の電極５を設ける場合は、上ノズル２と浸漬ノズル４にいずれか一方または両方を電気伝導性を有する耐火物で構成して、これらの一方または両方に他方の電極６を設ける。いずれの場合も、一方の電極５が設けられた部材と他方の電極６が設けられた部材との間には、絶縁体を設ける。また、タンディッシュ１に電流が流れないように、上ノズル２とタンディッシュ１との間に絶縁体を設けてもよい。
５．電流、電圧の印加
図１に示す溶鋼供給装置を用いた連続鋳造方法では、溶鋼供給装置を鋳型９の上に配置し、タンディッシュ１内の溶鋼８を、上ノズル２、スライディングゲート３および浸漬ノズル４により、鋳型９内に供給する。
【００８６】
このとき、電源部７をＯＮの状態とする。電源部７は、一方の電極５および他方の電極６に電気配線７ａにより接続されている。そして、一方の電極５は、タンディッシュ１内の溶鋼に浸漬され、他方の電極６は、電気伝導性を有する耐火物で構成された浸漬ノズル４に設けられている。したがって、浸漬ノズル４の内面と浸漬ノズル４の内部を通過する溶鋼との間で通電される。
【００８７】
通電する電流は、直流、交流のいずれでもよい。直流の場合、浸漬ノズル側を正負のいずれの電位としてもよい。また、パルス波、矩形波であってもよい。この通電は、連続的でなく、断続的であってもよい。
【００８８】
このように、浸漬ノズル４の内面と浸漬ノズル４内を通過する溶鋼との間に通電すると、前述の電気毛管現象により、浸漬ノズル４の内面と溶鋼との界面張力が小さくなる。そのため、溶鋼中のＡｌの酸化物などが耐火物の表面に付着する力が減少して、浸漬ノズル４の内面には、Ａｌの酸化物などが付着し難くなる。
【００８９】
通電の際、電気伝導性を有する耐火物のうち導電性を有する部分の表面積当たりの電流密度は０．０１〜０．１アンペア／ｃｍ2（Ａ／ｃｍ2）とするのが望ましい。０．１Ａ／ｃｍ2を超えると効果が飽和する。さらに、広い面積にわたって大電流密度流す場合には、電源部７や配線などの装置が大がかりとなり、多量の電力が必要となる。また０．０１Ａ／ｃｍ2未満では付着防止の効果が得られない。
【００９０】
他方の電極６と一方の電極５との印加電圧は、前記電流密度、耐火物の電気抵抗、耐火物の内面に付着する付着物による電気抵抗により決まる値であるが、０．５〜１００ボルト（Ｖ）とするのが望ましい。印加電圧が０．５Ｖ未満であると、通電経路の抵抗から有効な電流が流れず、また、電流、電圧印加の検知が困難になる。印加電圧の上限を１００Ｖとすれば、通電経路の抵抗を適切に設定すれば必要な電流を流せるが、１００Ｖを超えるようになると、感電による危険性が急に増大する。したがって、印加電圧のより望ましい範囲は１〜６０Ｖである。
【００９１】
図７は、浸漬ノズル４を電気伝導性を有する耐火物で構成すると同時に、他方の電極６を浸漬ノズル４に埋設し、後述する実施例１と同じ条件で連続鋳造した際の、浸漬ノズル４の内面に付着するＡｌの酸化物などの付着物の厚さと、他方の電極６と一方の電極５の間の印加電圧との関係を示す図である。図７では、通電の経路を同一にし、溶鋼と導電性を有する耐火物の接触面積を同一にすることにより、電圧と正の相関によって電流値および電流密度が増加している。
【００９２】
同図から明らかなように、アルゴンガスを流さない場合（図中●印）は、電位が０（零）では付着物の厚さが１３ｍｍ程度であるが、電位を＋１Ｖまたは−１Ｖとすると、付着物の厚さは８ｍｍ程度に減少する。また、電位を＋５Ｖまたは−５Ｖとすると、付着量の厚さはほぼ４ｍｍに減少する。この付着物の厚さは、電位０で、アルゴンガスの流量を２０リットル（Ｎｌ）／分とした場合（図中〇印）の５ｍｍより薄い。さらに、電位を＋２０Ｖまたは、−２０Ｖとすれば、付着物の厚さは、１ｍｍ程度にまで減少する。なお、同図では、明確な差は生じていないが、浸漬ノズル４を負（−）の電位とする方が、正（＋）の電位とするのに比べて、浸漬ノズル４の内面に付着する付着物の厚さは薄くなる傾向にある。
６．浸漬ノズル側を負電位にすること
浸漬ノズル４を正の電位とするよりも、負の電位として溶鋼との間で通電すれば、浸漬ノズル４の内面に付着する付着物の厚さが薄くなる傾向がある。これは、次の理由による。
【００９３】
電流を流すと、例えば、アルミナグラファイトなどの炭素を含有する耐火物中では、炭素中の電子伝導が主体となるが、酸化物中では分極が発生する。この分極が前述の表面張力変化の原因であるが、耐火物を構成する酸化物では下記（ａ）式〜（ｃ）式で示す反応が生じる。
【００９４】
Ｓｉ4+＋４ｅ-＝Ｓｉ ・・・（ａ）
Ａｌ3+＋３ｅ-＝Ａｌ ・・・（ｂ）
Ｏ2-＝Ｏ＋２ｅ-     ・・・（ｃ）
このとき電気伝導性を有する耐火物を負の電位とすると、（ａ）および（ｂ）の反応は右に進むが、（ｃ）の反応は進まない。このためアルミナの生成源となる酸素が生成せず、ノズル内面への付着を防止できる。
【００９５】
電気伝導性を有する耐火物を負の電位として、この耐火物と溶鋼との間で直流電流を通電する場合には、界面張力が低下することに加えて、結果的に前記（ｃ）式の反応が抑制され、溶鋼中のＡｌの酸化物などが耐火物の表面に付着することを防止できる。
【００９６】
この耐火物を正の電位として直流電流を通電する場合には、界面張力が低下しても、上記（ｃ）式の反応が促進されるため、Ａｌの酸化物などが耐火物の表面に付着することを防止する効果が小さい。また、電気伝導性の耐火物と溶鋼との間で交流電流を通電する場合には、上記（ｃ）式の反応の促進と抑制が交互に生じることになり、溶鋼中のＡｌの酸化物などが耐火物の表面に付着するのを防止する効果が小さい。したがって、浸漬ノズル４を負（−）の電位とした直流を通電するのが望ましい。
【００９７】
上述の通り、浸漬ノズル２の内面とその内部を通過する溶鋼８との間に通電しながら、タンディッシュ１内の溶鋼８を鋳型９内に供給する。また鋳型９内の溶鋼の上面には、鋳型９内の溶鋼の保温と酸化防止、および鋳型９と凝固殻１０との潤滑のためにモールドパウダ１１を添加する。鋳型９内に供給された溶鋼８は、鋳型９に接する表面から凝固殻１０が形成され、その後、図示を省略した引き抜き装置により引き抜かれて鋳片とされる。
【００９８】
溶鋼８が浸漬ノズル４内を通過する際に、浸漬ノズル４の内面との間で通電されて、電位差が付与されるため、浸漬ノズル４の内面にＡｌの酸化物などが付着することはない。また、アルゴンガスなどの不活性ガスを溶鋼中に吹き込まないので、鋳片に気泡性の欠陥は生じない。
【００９９】
本発明の連続鋳造方法では、上ノズル２にガス吹き込み部を設けた溶鋼供給部を用い、上ノズルから鋳片表層部に気泡性欠陥が発生しない程度に、上ノズル２を通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き込むことが望ましい。鋳型内の溶鋼中を不活性ガスの気泡が浮上する際、溶鋼中の酸化物は、気泡とともに溶鋼中を浮上し、溶鋼表面上の溶融したモールドパウダに補足されて、溶鋼系外に除去される。そのため、鋳片の清浄度が向上し、清浄度の良好な製品を得ることができる。その際、不活性ガスの吹き込み流量は、鋳片サイズにもよるが、２〜１０リットル（Ｎｌ）／分とすることが望ましい。
【０１００】
上述の通り、本発明の溶鋼供給装置は、Ａｌで脱酸した溶鋼の連続鋳造法で採用するのが最適である。しかし、本発明の溶鋼供給装置はこれに限定されるものではなく、さらに、浸漬ノズル等の閉塞の原因となる元素、例えば、ジルコニウム、カルシウム、希土類金属などを含有する金属の連続鋳造においても、これら元素の酸化物が浸漬ノズル内面に付着することを防止できる。
【０１０１】
【実施例】
〔実施例２〕垂直曲げ型連続鋳造機を用いてＡｌで脱酸したＡおよびＢの溶鋼から、厚さ２７０ｍｍ、幅１２００〜１６００ｍｍの鋳片を１．４〜１．７ｍ／分の速度で鋳造した。溶鋼の化学組成を表１に示す。
【表１】
0003747848.tif 000002
【０１０２】
垂直曲げ型連続鋳造機は、上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズルの１つ以上を電気伝導性を有する耐火物で構成し、電気伝導性を有する耐火物で構成した部材に他方の電極を埋設した溶鋼供給装置を備えたものを用いた。また、試験では、スライディングゲートの上プレートまたは上ノズル部分にガス吹き込み部を設置し、鋳込初期の開孔用に必要な２〜５Ｎｌ／ｍｉｎの少量のガスを吹き込んだ。この程度の吹き込みでは鋳片表面にピンホールは発生せず、鋳型内で湧出ガスも殆どないので、ほぼ全てのガスが鋳型内に持ち込まれることなくタンディッシュ側に浮き上がった。スライディングゲートの上プレートは、電極を備えない従来のものを使用したが、一部の試験では、電気伝導性を有する耐火物で構成し、他方の電極と接続したものを用いた。用いたタンデイッシュの形状は通常の箱形で、容量は約８５ｔであった。
【０１０３】
浸漬ノズルは、内径が９０ｍｍで、下向き３５°の２つの吐出孔を有するものを用いた。浸漬ノズルの材質は、質量％で、黒鉛３１％、ＳｉＯ2１４％を含有し、残部がほぼＡｌ2Ｏ3からなる、溶鋼の温度で電気伝導性を有するアルミナグラファイト質とした。この浸漬ノズルの外周部に炭素鋼からなる他方の電極を取り付けた。また、アルミナグラファイトからなる一方の電極は、タンディッシュ内の溶鋼表面から溶鋼中に浸漬させた。
【０１０４】
浸漬ノズルとその浸漬ノズルと接するスライディングゲートとの間、および浸漬ノズルと浸漬ノズルをスライディングゲートに保持させるホルダーとの間を、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2を主成分とする耐火物製の繊維からなるシートおよび／またはＳｉＯ2を主成分とする酸化防止剤を塗布して、それぞれ電気的な絶縁をおこなった。その際、シートおよび塗布材の厚さを変更して試験した。
【０１０５】
鋳造試験前には、タンディッシュ、上ノズル、スライディングゲート、浸漬ノズルなどを通常の燃焼ガスを用いて約３時間予熱し、タンディッシュの内張耐火物の表面温度を１０００〜１２００℃とした。予熱を終了する直前に、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗を測定した。
【０１０６】
鋳造試験では、１ヒート約２７０ｔの溶鋼を連続して６ヒート鋳造した。このとき、タンディッシュ内の溶鋼の過熱度は２０〜３０℃とした。鋳造開始から終了までの間、一方の電極と他方の電極との間に電流一定または電圧一定で通電した。その際、電流は１０〜１００Ａ、電圧は３〜８０Ｖの値とした。これら電流と電圧から、一方の電極と他方の電極との間の鋳造中の電気抵抗を求めた。また、電流値ａおよび他方の電極と接合し溶鋼に面する耐火物内面のうち導電性を有する部分の表面積ｂを種々変化させて、下記（ｄ）式で規定される電流密度（Ａ／ｃｍ2）の変更試験を行った。
【０１０７】
電流密度（Ａ／ｃｍ2）＝ａ／ｂ ・・・（ｄ）
ここで、ａ：電流値（Ａ）
ｂ：他方の電極と接合し溶鋼に面する耐火物うち導電性を有する部分の内面の表面積（ｃｍ2）
直流を通電する際は、他方の電極側を正または負の電位とした。
【０１０８】
また、鋳造中にスライディングゲートに配置した多孔質耐火物から、その内部を通過する溶鋼中にＡｒガスを２〜５リットル（Ｎｌ）／分の流量で吹き込んだ。この吹き込み流量は、鋳片表面に気泡性欠陥を発生させる量ではないことを事前に確認した。
【０１０９】
鋳造終了後に浸漬ノズルを回収し、縦断した後、その内部の付着物の有無と、その付着物の厚さを調査した。内面の付着量の厚さは、上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズルのうち、他方の電極が設けられたものの長さ方向の３個所において、その内径を周方向２位置で測定し、その平均値を使用前の内径から減じた値の１／２で表す。
【０１１０】
また、２ヒート目と６ヒート目に得られた鋳片を４〜６ｍｍの厚さの鋼帯に熱間圧延し、次いで酸洗した後に冷間圧延し、厚さ１．６〜１．２ｍｍの鋼帯とした。製品表面疵の発生の有無とその発生状況を調査し、製品疵発生率を求めた。この製品疵発生率は、モールドパウダ、Ａｌの酸化物などの鋳片の欠陥に起因する製品表面疵が発生した部分の切り捨て長さの合計長さを鋼帯全長で除し、％表示することにより求めた。試験条件および試験結果を表２に示す。
【０１１１】
【表２】
0003747848.tif 000003
【０１１２】
試験Ｎｏ．２８では、浸漬ノズルとスライディングゲートとの間に、耐火物製の繊維からなる厚さ２．５ｍｍのシートを挿入し、さらに、浸漬ノズルとそのホルダーとの間にＳｉＯ2系の酸化防止剤を厚さ０．２ｍｍに塗布した。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は６００Ωであった。この値は、本発明で規定する条件の範囲内である。また、６ヒート目を鋳造終了直前の鋳造中の電気抵抗は７２Ωであった。この鋳造中の電気抵抗を当初の電気抵抗で除した値（以下、電気抵抗の比と記す）は１．２／１０であり、望ましい条件の範囲を僅かに外れた値であった。試験Ｎｏ．２８では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは５ｍｍと少なく良好な結果であった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を素材とした製品疵発生率は、それぞれ０．６％と０．９％とまずまず良好な結果であった。
【０１１３】
試験Ｎｏ．２９では、浸漬ノズルとスライディングゲートとの間に、耐火物製の繊維からなる厚さ２．５ｍｍのシートを挿入し、さらに、浸漬ノズルとそのホルダーとの間にＳｉＯ2系の酸化防止剤を厚さ０．４ｍｍで塗布した。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は６００Ωであった。この値は、本発明で規定する条件の範囲内である。また、６ヒート目を鋳造終了直前の鋳造中の電気抵抗は５８Ωであった。この鋳造中の電気抵抗の比は０．９７／１０であり、望ましい条件の範囲内であった。試験Ｎｏ．２９では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは４ｍｍと少なく良好な結果であった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を素材とした製品疵発生率は、それぞれ０．３％と０．５％と少なく良好な結果であった。
【０１１４】
試験Ｎｏ．３０では、浸漬ノズルとスライディングゲートとの間に、厚さ４．０ｍｍのシートを挿入し、さらに、浸漬ノズルとそのホルダーとの間には、厚さ１．０ｍｍのシートを挿入するとともに、酸化防止剤を厚さ０．５ｍｍで塗布した。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は１２００Ωであった。この値は、本発明で規定する条件の範囲内の値である。試験Ｎｏ．２９に比べて、当初の電気抵抗が２倍の値となったのは、浸漬ノズルとスライディングゲートとの間のシートの厚さを厚くしたことと、浸漬ノズルとそのホルダーとの間に、シートに加えて、酸化防止剤を塗布したことによる。また、６ヒート目を鋳造終了直前の鋳造中の電気抵抗は８Ωであった。したがって、電気抵抗の比は０．０７／１０であり、望ましい条件の範囲内であった。試験Ｎｏ．３０では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは４ｍｍで少なく良好な結果であった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を用いた場合の製品疵発生率は、それぞれ０．３％と０．４％と少なく良好な結果であった。
【０１１５】
試験Ｎｏ．３１では、絶縁施工の方法は試験Ｎｏ．３０と同様とした。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は１０５０Ωであった。６ヒート目を鋳造終了直前の鋳造中の電気抵抗は０．５Ωであり、鋳造中の抵抗増加は少ない。したがって、電気抵抗の比は０．００５／１０であり、望ましい条件の範囲内であった。試験Ｎｏ．３１では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは２ｍｍで少なく良好な結果であった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を用いた場合の製品疵発生率は、それぞれ０．３％と少なく良好な結果であった。
【０１１６】
試験Ｎｏ．３２では、浸漬ノズルとスライディングゲートとの間のシートの厚さを２．０ｍｍとし、さらに３ｍｍ厚さのアルミナ板を挟んだ。また、浸漬ノズルとそのホルダーとの間のシートの厚さを１．８ｍｍとし、酸化防止剤の厚さを０．７ｍｍで塗布した。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は３８０×１０3Ωであった。この値は、本発明で規定する条件の範囲内である。シートおよび塗布材の厚さを厚くしたので、当初の電気抵抗は極めて大きな値となった。また、６ヒート目を鋳造終了直前の鋳造中の電気抵抗は１３Ωであった。したがって、電気抵抗の比は０．０００３／１０であり、望ましい条件の範囲内の値であった。試験Ｎｏ．３２では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは１ｍｍで著しく少なく最も良好な結果であった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を素材とした製品疵発生率は、それぞれ０．１％と０．２％で著しく少なく良好な結果であった。
【０１１７】
試験Ｎｏ．３３では、シートの厚さを２．０ｍｍとし、塗布材の厚さを０．６ｍｍとした。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は４２０Ωであった。この値は、本発明で規定する条件を外れて小さい値であった。また、６ヒート目を鋳造終了直前の鋳造中の電気抵抗は６４Ωであった。したがって、電気抵抗の比は１．５／１０に上昇し、望ましい条件を外れた。試験Ｎｏ．３３では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは７ｍｍでやや厚かった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を素材とした製品疵発生率は、それぞれ０．８％と７．９％であり、特に６ヒート目の結果が悪かった。
【０１１８】
試験Ｎｏ．３４では、耐火物製の繊維からなるシートを用いずに、浸漬ノズルとスライディングゲートとの間、および浸漬ノズルとそのホルダーとの間に、ともにＳｉＯ2系の酸化防止剤を厚さ０．７ｍｍおよび０．５ｍｍで塗布した。タンディッシュの予熱を終了する直前における、一方の電極と他方の電極との間の当初の電気抵抗は３０Ωであった。  この値は、本発明で規定する条件を外れて著しく小さい値であった。また、６ヒート目を鋳造終了直前の電気抵抗は３２Ωであった。したがって、電気抵抗の比は１０．６／１０に上昇し、望ましい条件を外れて大きな値となった。試験Ｎｏ．３４では、鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは１１ｍｍでかなり厚かった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を素材とした製品疵発生率は、それぞれ８．４％と１２．３％で、ともに悪い結果であった。
【０１１９】
試験Ｎｏ．３５では、電気的な絶縁をおこなわず、通電も行わなかった。鋳造後の浸漬ノズルの付着物の厚さは１３ｍｍと最も厚く悪い結果であった。また、２ヒート目および６ヒート目の鋳片を素材とした製品疵発生率は、それぞれ９．８％と１１．８％であった。
【０１２０】
〔実施例３〕実施例１と同様の方法により、厚さ２７０ｍｍ、幅１０００ｍｍの鋳片を製造した。垂直曲げ型連続鋳造機は、図１に示す溶鋼供給装置であって、スライディングゲートの上プレートに、多孔質耐火物からなるガス吹き込み部を有する溶鋼供給装置を備えたものを用いた。
【０１２１】
連続鋳造の際は、一方の電極と浸漬ノズルとの間の電位差を１．５〜２５Ｖとし、それらの間に直流または交流を通電した。直流を通電する際には、浸漬ノズル側の電位を正または負とした。一部の試験では、一方の電極と浸漬ノズルとの間に通電しなかった。また、一部の試験では、スライディングゲートに設けたガス吹き込み部から、Ａｒガスを２０リットル（Ｎｌ）／分の流量で溶鋼中に吹き込んだ。
【０１２２】
鋳造後に浸漬ノズルを回収して縦断し、吐出孔近傍の付着物の発生の有無と、その付着厚さを調査した。また、得られた鋳片を実施例１と同様の方法により、厚さ０．８〜１．２ｍｍの鋼帯に冷間圧延し実施例１と同様の方法で表面疵発生率を調査した。試験条件および試験結果を表３に示す。
【０１２３】
【表３】
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【０１２４】
試験Ｎｏ．３６では、浸漬ノズル側を正の電位、電流密度を０．１７Ａ／ｃｍ2として、直流を通電したので、浸漬ノズル内面の付着物厚さが３．０ｍｍ、表面疵発生率が１．８％であった。
【０１２５】
試験Ｎｏ．３７では、浸漬ノズル側を負の電位とし、その他の条件を試験Ｎｏ．３６と同じとした。その結果は、浸漬ノズルの内面の付着物厚さが１．３ｍｍ、表面疵発生率が０．２％であり、浸漬ノズル内面の付着物厚さおよび表面疵発生率ともに、試験Ｎｏ．３６に比べて優れている。
【０１２６】
試験Ｎｏ．３８では、浸漬ノズル側を正の電位、電流密度を０．０９２Ａ／ｃｍ2として、直流を通電したので、浸漬ノズル内面の付着物厚さが３．５ｍｍ、表面疵発生率が２．１％であった。
【０１２７】
試験Ｎｏ．３９は、浸漬ノズル側を負の電位とし、その他の条件を試験Ｎｏ．３８と同じとしたが、浸漬ノズル内面の付着物厚さが１．８ｍｍ、表面疵発生率が０．３％であり、浸漬ノズル内面の付着物厚さおよび表面疵発生率ともに、試験Ｎｏ．３８に比べて優れている。なお、試験Ｎｏ．３８および３９は、いずれも、電流密度が望ましい範囲内にあることから、消費電力が比較的低かった。
【０１２８】
試験Ｎｏ．４０では、電流密度を０．１７Ａ／ｃｍ2として、交流を通電し、その他の条件は試験Ｎｏ．３６と同じとしたが、浸漬ノズルの吐出孔近傍の付着物の付着厚さが３．０ｍｍ、表面疵発生率が１．８％であり、浸漬ノズル内面の付着物厚さおよび表面疵発生率ともに、試験Ｎｏ．３６と同程度であった。
【０１２９】
試験Ｎｏ．４１では、通電せずに、スライディングゲートから、Ａｒガスを２０リットル（Ｎｌ）／分の流量で溶鋼中に吹き込んだので、浸漬ノズルの吐出孔近傍の付着物の付着厚さが５．０ｍｍ、表面疵発生率は２．３％であり、浸漬ノズル内面の付着物厚さおよび表面疵発生率ともに、比較的悪い結果であった。
【０１３０】
試験Ｎｏ．４２では、通電せず、また、スライディングゲートからＡｒガスを溶鋼中に吹き込まなかったので、鋳造中に浸漬ノズルの詰まりが発生し、３ヒート目を鋳造中に、鋳造を中止せざるを得なかった。鋳造後の浸漬ノズルの吐出孔近傍には、厚さ１３ｍｍの付着物が付着し、また、表面疵発生率は５．１％であった。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明の連続鋳造方法によれば、上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルの内面に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを安定して防止することができる。さらに、得られた鋳片を素材とする製品に、モールドパウダ、Ａｌの酸化物、気泡などの鋳片の欠陥に起因する欠陥の発生を防止することができる。しかも、連続鋳造中に浸漬ノズルが閉塞することを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で用いる溶鋼供給部の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】他方の電極が浸漬ノズルに埋め込まれた他の例を示す縦断面図である。
【図３】他方の電極が浸漬ノズルの外面に取り付けられた一例を示す正面図である。
【図４】他方の電極が浸漬ノズルの外面に取り付けられた他の例を示す正面図である。
【図５】鋳造中の一方の電極と他方の電極との間の鋳造中の電気抵抗の変化を例示する図である。
【図６】冷間圧延製品の表面性状に及ぼす一方の電極と他方の電極との間の電気抵抗の影響を示す図である。
【図７】連続鋳造における浸漬ノズルの内面に付着するＡｌの酸化物などの付着物の厚さおよび他方の電極と一方の電極の間の印加電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：タンディッシュ、２：上ノズル、  ３：スライディングゲート（流量制御機構）、  ４：浸漬ノズル、  ５：一方の電極、  ６：他方の電極、  ７：電源部、  ８：溶鋼、  ９：鋳型、  １０：凝固殻、  １１：モールドパウダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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