JP2000015404A - 介在物欠陥の少ない連続鋳造鋳片の製造方法 - Google Patents

介在物欠陥の少ない連続鋳造鋳片の製造方法

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JP2000015404A
JP2000015404A JP10201093A JP20109398A JP2000015404A JP 2000015404 A JP2000015404 A JP 2000015404A JP 10201093 A JP10201093 A JP 10201093A JP 20109398 A JP20109398 A JP 20109398A JP 2000015404 A JP2000015404 A JP 2000015404A
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molten steel
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braking
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Katsuhiro Fuchigami
勝弘 淵上
Hiroaki Iiboshi
弘昭 飯星
Masamitsu Wakao
昌光 若生
Kiyoshi Shigematsu
清 重松
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳片の連続鋳造方法において、鋳型内から凝
固開始する凝固シェルの表層における介在物を低減する
と共に、内層における介在物を分散し低減せしめ、清浄
性および表面性状に優れた鋳片を連続鋳造するための方
法に関するものである。 【解決手段】 連続鋳造によって鋳片を製造するのに際
し、鋳型内上部メニスカス該当部分の溶鋼に、攪拌磁界
による水平方向の流動を付与すると共に、浸漬ノズルか
らの溶鋼吐出流が鋳型短辺面に衝突し、下降流となる部
分より下方に下記(1)式を満たす制動磁界を印加し、
溶鋼に制動を付与することを特徴とする介在物欠陥の少
ない連続鋳造鋳片の製造方法。 1700+3000*V<B<2100+3000*V
・・・・(1) ただし、V:電磁制動装置直前での鋳型短辺下降流速
(m/s) B:印加制動磁界の強さ(Gauss)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片の連続鋳造方
法において、鋳型内から凝固開始する凝固シェルの表層
における介在物を低減すると共に、内層における介在物
を分散し低減せしめ、清浄性および表面性状に優れた鋳
片を連続鋳造するための方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常の連続鋳造においては、図4に示す
ように一般に短辺方向に向いた2個の吐出口3を有する
浸漬ノズル2を、鋳型1中央部に配置して溶鋼を鋳型内
へ注入しており、この吐出流6は、鋳型短辺面に衝突し
て上部方向に反転し上昇流13となり、他方は下部方向
に向かう下降流14に分岐する。これら吐出流6によっ
て鋳型溶鋼内に持たらされた介在物の一部は溶鋼表面に
浮上して除去されるが、残りは下降流14によって溶鋼
の深部に運ばれ、浮上過程で凝固シェル9に捕捉され
る。この凝固シェル内に捕捉された表層介在物は、製品
においてスリバーと呼ばれる欠陥に至る。
【0003】一方、上昇流13は、メニスカス8の近傍
では両側の短辺側からノズル側へ向かう反転流15が生
成される。このようなメニスカス8近傍の流れがあるこ
とによって、流れによる介在物の洗浄効果が得られてお
り、表層での介在物の捕捉による表面疵の発生を抑制し
ている。他方、このメニスカス8の流れが強すぎると、
連鋳パウダーを巻き込んで欠陥が増加する。また鋳片幅
中央部では、メニスカス8近傍の反転流の流速が遅くな
り、洗浄効果が得られず介在物や気泡の捕捉が起こり、
表面疵が発生する。
【0004】このような問題を解決するために、鋳型下
方部に溶鋼の流れを止める電磁制動装置を設置して、鋳
造ノズルからの吐出流6を鋳型短辺に衝突させ、これに
沿って流れる下降流14に制動磁界(静磁場)を作用さ
せて減衰させるとともに、鋳型上部に溶鋼を攪拌するた
めの電磁攪拌装置を設置して、メニスカス8部の反転流
15に攪拌磁界(移動磁場)を作用させ、攪拌による強
制流れによってメニスカス8部の流れを促進させて、鋳
片内部、表層共に介在物がなく欠陥発生の少ない鋳片を
製造するための方法や装置が数多く提案されている(例
えば、特開平5−177317号、特開平7−1122
4号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来例によっ
て鋳片の介在物の発生を抑制することは不可能なことで
はなかったが、例えば前記公報に記載の電磁制動装置で
の印加制動力が大き過ぎると、鋳片中央部での溶鋼の流
れが止まり、電磁制動装置下部において鋳片短辺側から
鋳片幅中央部への溶鋼の流れ込みが生じ、幅中央部での
介在物集積現象が生じ、介在物を分散する効果が得られ
なかった。また電磁攪拌と電磁制動の両者を単に併用し
て、電磁界を印加するのみでは目的とする品質を確実に
保証するまでには至っていなかった。その理由は、電磁
攪拌および電磁制動をやみくもに作動させるだけでは、
電磁界付与による効果を適確に享受していたことにはな
らず、適切な条件のもとで鋳造を行わなければ、優れた
品質の鋳片を得ることは難しいものであった。
【0006】本発明は、上述の鋳片表面および内部の介
在物を鋳片幅方向および厚み方向に均等に分散させると
共に、介在物の少ない連続鋳造鋳片の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記手段にある。連続鋳造によって鋳片を製造す
るのに際し、鋳型内上部メニスカス該当部分の溶鋼に、
攪拌磁界による水平方向の流動を付与すると共に、浸漬
ノズルからの溶鋼吐出流が鋳型短辺面に衝突し、下降流
となる部分より下方に下記(1)式を満たす制動磁界を
印加し、溶鋼に制動を付与することを特徴とする介在物
欠陥の少ない連続鋳造鋳片の製造方法。 1700+3000*V<B<2100+3000*V ・・・・(1) ただし、V:電磁制動装置直前での鋳型短辺下降流速
(m/s) B:印加制動磁界の強さ(Gauss)
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者らは、鋳型内上部で溶鋼
を電磁攪拌すると共に、鋳型内の浸漬ノズルから吐出す
る溶鋼流を鋳型下方部において電磁制動するに当たり、
その装置の設定位置を数多く変動させ、種々の実験を繰
り返し、試行錯誤の結果、鋳型下方部に設置する電磁制
動装置の適正配設位置を見出すことに成功したが、この
電磁制動装置の適正な配設位置のみでは目的とするに足
る充分な効果が得られず、電磁制動装置の作動時に発生
する制動磁界の強さによっても大きな影響を受けること
を確認した。
【0009】そこで、溶鋼の溶製過程で生成したスラグ
がたとえ鋳型内に流入したとしても本発明においては、
連続鋳造用鋳型下方部の適正位置に電磁制動装置を配設
して、浸漬ノズルからの吐出流が鋳型短辺に当たり、こ
れに沿って流れる下降流に適正な制動磁場を作用せしめ
て溶鋼流を制動し、凝固シェル内層に集積する介在物を
低減すると共に均一に分散させ、鋳型上部に配設した電
磁攪拌装置によって鋳型短辺側に当たって上昇し、メニ
スカス表層部を流れる溶鋼の上昇反転流に攪拌磁場を作
用せしめて、短辺面に沿って上昇する上昇流の流れを促
進し、表層介在物を低減せしめ、凝固シェルの内層、表
層共に清浄性に優れた鋳片を確実に得ようとするもので
ある。
【0010】前記鋳型内溶鋼メニスカス部に印加するた
めの電磁攪拌方法には、別段特定すべき条件はなかった
が、浸漬ノズルからの吐出した溶鋼流が鋳型短辺面にお
いて下降流に転じた流れを制動するための制動電磁界の
強さについては、本発明者らの研究結果により適正範囲
が存在することを見出した。すなわち、電磁制動を付与
する溶鋼流の降下流速に応じ、印加する磁界の強さを調
整してやらなければ目的とする溶鋼流の制動効果が得ら
れず、介在物の減少および分散を図ることはできない。
【0011】図2は寸法282mm(厚み)×1550
mm(幅)の鋳片を鋳造するに際し、鋳型内に浸漬した
ノズル吐出口(角度が35度)より溶鋼量3.7t/m
in供給すると共にノズル内Ar流量が5Nl/min
で、さらに鋳造速度を1.1m/minとし、該ノズル
吐出口からの溶鋼流が、鋳型短辺面と衝突する位置から
0.5m下方部位に設置した電磁制動装置により、印加
制動磁界の強さを変え、それによる鋳片での介在物量
(介在物指数)の変化を調査した結果である。なお、鋳
型短辺面における下降流速は0.1m/sであった。
【0012】同様に、図3は寸法282mm(厚み)×
1830mm(幅)の鋳片を鋳造するに際し、鋳型内に
浸漬したノズル吐出口(角度が35度)より溶鋼量5.
2t/min供給すると共に、ノズル内Ar流量が15
Nl/minで、さらに鋳造速度を1.3m/minと
し、該ノズル吐出口からの溶鋼流が、鋳型内短辺面と衝
突する位置から0.5m下方部位に設置した電磁制動装
置により印加制動磁界の強さを変え、それによる鋳片で
の介在物量(介在物指数)の変化を調査した結果であ
る。なお、鋳型短辺面における下降流速は0.23m/
sであった。ノズル内にArガスを供給するのは、溶鋼
中の介在物がノズル内面に付着し、溶鋼の流れを阻害し
たり、吐出口を閉塞するのを防止するためであり、普通
の鋳造作業においては通常用いられている事柄である。
【0013】ここで、図2および図3の縦軸の介在物指
数とは過去数年間に渡るユーザーからの鋼板の清浄度に
対する要望から、本発明者らが解析して経験的に求めた
値であり、一般的な鋼板であれば介在物指数1が鋳片で
の品質(清浄度)の合格レベルとして採用している値で
ある。なお、この図においては鋳型内上部の電磁攪拌も
同時に行ったものである。この図2、3からわかるよう
に、鋳造速度が速くなれば電磁制動装置直前の溶鋼下降
流速も速くなるので、印加する制動磁界の強さも大きく
しなければ介在物を分散減少することはできない。
【0014】これを数式で示すと下記(1)式の如く表
すことができる。 1700+3000*V<B<2100+3000*V ・・・・(1) ただし、V:電磁制動装置直前での鋳型短辺降下溶鋼流
速(m/s) B:印加制動磁界の強さ(Gauss) ここで鋳型短辺降下流速(V)については実際には、測
定することは不可能であり推定で求める。この下降流速
値は鋳造条件(鋳造鋳片寸法、鋳型への溶鋼供給量等)
によって変動する。下降流速値は、ノズル吐出口からの
吐出流速とノズル吐出口から電磁制動装置までの距離と
減衰の効果により定まる。ノズル吐出口からの吐出流速
は、溶鋼供給量に比例し、溶鋼流の経路は幾何学的配置
により定まる。また、減衰の効果はノズル内Ar流量や
短辺衝突後の減衰がある。
【0015】これを経験的に求めた数式は、下記(2)
式の如く表すことができる。 V=0.45*Q*exp(−0.041*R*L1−10.2*L2) ・・・・・(2) L1=W/2/cosθ L2=1−X−W/2*tanθ V:下降流速(m/sec) Q:溶鋼供給量(t/min) L1:吐出口から短辺衝突点までの距離(m) L2:短辺衝突点から電磁制動装置までの距離(m) R:ノズル内Ar流量(Nl/min) W:鋳造幅(m) X:メニスカスから吐出口までの距離(m) θ:吐出口角度(deg) であり、この値を用いることにより、印加すべき制動磁
界の強さを算出することができ、適切な鋳片の鋳造を実
施することができる。
【0016】上記した条件で溶鋼の流れを抑えるために
制動磁界の強さを設定したならば、介在物が鋳片内部へ
の侵入するのを抑制することができると共に、介在物の
分散が図られ本発明の目的とする鋳片表面および内層部
において欠点の少ない良好な製品を得ることが可能であ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例と共に比較例によって
その内容を詳細に説明し、本発明の効果を明らかにす
る。実施例に用いた溶鋼は低炭アルミキルド鋼である。
この溶鋼を図1に示した如き垂直曲げ型連続鋳造装置に
適用した。浸漬ノズル2は、内径95mm、外径200
mmで水平から下向き35度の吐出口3を有し、この吐
出口から鋳型1の短辺側に溶鋼流が吐出される。鋳型1
内の溶鋼メニスカス8の該当部分に移動磁界による水平
方向の電磁力を印加する電磁攪拌装置4を配設した。鋳
型1内の浸漬ノズル2の吐出口3から鋳型1の溶鋼が鋳
型短辺側を流れる流速は、吐出口片側当り0.2〜0.
5m/sであった。溶鋼の下降流14を制動するための
制動電磁界を印加する電磁制動装置5は、ノズル吐出口
3よりの溶鋼が鋳型短辺面に衝突する部位より下方0.
5mの位置に配設した。このような条件下で鋼を鋳造し
た結果を表1に比較例と共に示した。
【0018】
【表1】
【0019】本実施例では上述したように高い清浄度を
要求される鋼であったので、介在物指数を0.8以下を
狙い値としてそれに見合った制動磁界を印加して製造を
行った。その結果、表1から明らかなように本実施例で
実験番号1〜7については、何れも目標とした値を満足
するものであり、また、介在物も均一に分散しており、
良好な鋳片が得られた。これに対し比較例の8は制動磁
界の強さが本発明範囲を下回り、比較例9、10は制動
磁界の強さが本発明範囲を上回り、介在物指数の狙い値
0.8を満たすことができなかった。また比較例11〜
13は制動磁界の強さは本発明範囲内であったが、攪拌
磁界を印加しなかったため、やはり介在物指数は0.8
以下を確保することはできなかった。さらに、これら比
較例は何れも介在物の分散性も悪く、本発明例の如き良
好な鋳片を得ることが困難なことを示している。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、鋳型内に注入された溶
鋼は電磁攪拌装置によりメニスカス近傍を凝固シェル内
周面に沿って水平方向に回転せしめられ、かつ浸漬ノズ
ルから吐出した溶鋼が鋳型短辺面に当たって反転した下
降流に制動磁界を印加してその流れを減衰させることに
より、介在物を均一に分散せしめることができると共
に、鋳片内部の介在物および鋳片表面の介在物を同時に
低減せしめることができ、表面および内部品質の優れた
鋳片を製造することが可能となり、連続鋳造における鋳
片製造に寄与する効果は多大なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概要を説明するための概略側面図
【図2】鋳型下方部の溶鋼に印加する磁場の大きさと介
在物指数の関係(鋳造速度1.1m/min)を示した
【図3】鋳型下方部の溶鋼に印加する磁場の大きさと介
在物指数の関係(鋳造速度1.3m/min)を示した
【図4】従来の連続鋳造鋳型内における溶鋼の流動状況
を説明する概略側面図
【符号の説明】
1 鋳型 2 浸漬ノズル 3 吐出口 4 電磁攪拌装置 5 電磁制動装置 6 吐出流 7 攪拌流 8 メニスカス 9 凝固シェル 13 上昇流 14 下降流 15 反転流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若生 昌光 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 重松 清 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造によって鋳片を製造するのに際
    し、鋳型内上部メニスカス該当部分の溶鋼に、攪拌磁界
    による水平方向の流動を付与すると共に、浸漬ノズルか
    らの溶鋼吐出流が鋳型短辺面に衝突し、下降流となる部
    分より下方に下記(1)式を満たす制動磁界を印加し、
    溶鋼に制動を付与することを特徴とする介在物欠陥の少
    ない連続鋳造鋳片の製造方法。 1700+3000*V<B<2100+3000*V ・・・・(1) ただし、V:電磁制動装置直前での鋳型短辺下降流速
    (m/s) B:印加制動磁界の強さ(Gauss)
JP10201093A 1998-07-02 1998-07-02 介在物欠陥の少ない連続鋳造鋳片の製造方法 Withdrawn JP2000015404A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007105745A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Nippon Steel Corp 鋼の連続鋳造方法
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