JP2002239692A - 小断面アルミキルド鋼鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

小断面アルミキルド鋼鋳片の連続鋳造方法

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JP2002239692A JP2001038351A JP2001038351A JP2002239692A JP 2002239692 A JP2002239692 A JP 2002239692A JP 2001038351 A JP2001038351 A JP 2001038351A JP 2001038351 A JP2001038351 A JP 2001038351A JP 2002239692 A JP2002239692 A JP 2002239692A
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Koichi Nomura
光一 野村
Hiroshi Maeda
浩史 前田
Takashi Osako
隆志 大迫
Kimio Inagaki
公男 稲垣
Sho Ishizaka
祥 石坂
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ca添加処理をしない小断面アルミキルド鋼
鋳片を鋳造する際に、鋳片の清浄性を劣化させず、且
つ、ノズル詰まりを防止して鋳造する。 【解決手段】 鋳片横断面積が0.1m2 以下の小断面
アルミキルド鋼鋳片6の連続鋳造に際し、タンディッシ
ュ3内の雰囲気を外気と遮断し、このタンディッシュ内
にAl脱酸が施され且つCaを実質的に含有しない溶鋼
1を注入し、上部にキャップノズル8が設置されたタン
ディッシュノズル7をモールドパウダー5で覆われた鋳
型4内の溶鋼に浸漬させつつ、且つ、キャップノズルの
下部から鋳型横断面積1m2 当たり20〜50Nl/m
inの範囲内で不活性ガスを吹き込みながら、タンディ
ッシュ内の溶鋼を鋳型内に鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミキルド鋼の
小断面鋳片を製造する連続鋳造方法に関し、詳しくはC
a添加処理をしないアルミキルド溶鋼を、タンディッシ
ュノズルのノズル詰まりを生じることなく、且つ、溶鋼
の清浄性を損なうことなく鋳造することができる連続鋳
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
の底部にはタンディッシュノズルが設けられており、取
鍋からタンディッシュ内に注入された溶鋼はタンディッ
シュノズルを介して鋳型内に注入されている。このタン
ディッシュノズルの内面には、溶鋼の通過に伴ってAl
脱酸やTi脱酸による溶鋼中のAl23 やTiO2
の高融点脱酸生成物が付着・堆積し、所謂「ノズル詰ま
り」が発生する。このノズル詰まりは、鋳片品質に悪影
響を及ぼすだけでなく、甚だしい場合には、鋳込み作業
そのものの中止を余儀なくさせる。
【0003】特に、ビレット連続鋳造機等の小断面の連
続鋳造機においてアルミキルド鋼を鋳造する場合には、
タンディッシュノズル内径が小さいため、ノズル詰まり
が発生し易く、Al23 によるノズル詰まりを防止す
ることが、安定した鋳込み作業を行なう上で、極めて重
要である。そのため、従来、アルミキルド鋼の小断面鋳
片を鋳造する場合には、溶鋼にCaを添加し、生成する
Al23 をCaO−Al23 系の低融点複合酸化物
に変質させ、ノズル詰まりを防止する方法が実施されて
きた。しかし、Caを添加することにより鋼中にCaが
残存し、このCaの影響で鋼材の機械的性質の衝撃特性
が劣化するという問題がある。
【0004】そこで、本発明者等はCaを添加せずにノ
ズル詰まりを防止する方法を検討し、先に、特開平9−
253807号公報(以下「先行技術1」と記す)を提
案した。先行技術1による鋳造方法は、大断面鋳片の鋳
造では一般的に行われている方法、即ち、タンディッシ
ュノズル内面に不活性ガスを吹き込んでAl23 の付
着・堆積を防止するもので、特に、小断面鋳片の鋳造で
は、吹き込みガスにより鋳型内溶鋼の湯面変動が発生
し、モールドパウダーが巻き込まれて、溶鋼の清浄性が
劣化することを防止するために、タンディッシュノズル
での通過溶鋼流量を0.55トン/min以下に制限す
ると共に、タンディッシュノズル内に吹き込む不活性ガ
ス吹き込み流量を鋳型横断面積1m2 当たり35〜75
Nl/minの範囲に制限し、更に、タンディッシュノ
ズル形状を適正形状に限定したものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その後
の鋳造結果から先行技術1による鋳造方法には以下の問
題点があることが分かった。即ち、不活性ガスの吹き込
み流量が限定範囲の上限値付近では、特に鋳片横断面が
0.03m2 以下の場合に、鋳型内溶鋼の湯面変動が発
生することがあり、又、不活性ガスの吹き込み流量が限
定範囲の下限値付近では、Al23 によるノズル詰ま
りを有効に防止できないことがあり、安定した鋳造が可
能であるとは必ずしも云えない点である。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、鋳片横断面積が0.1m
2 以下の小断面アルミキルド鋼鋳片を鋳造する際に、C
a添加処理をせず、タンディッシュノズル内に不活性ガ
スを吹き込んでも鋳型内溶鋼の湯面変動を抑えることが
でき、鋳片の清浄性を損なうことなく、且つ、ノズル詰
まりを発生させることなく、安定して鋳造することがで
きる連続鋳造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、小断面の連
続鋳造の際に一般的に採用されているストッパー式溶鋼
流量制御方式のタンディッシュにおいては、キャップノ
ズルの上部側では、溶鋼中のAl23 が付着・堆積し
たとしてもノズル詰まりには至らないことが分かった。
この部位は溶鋼流速が速いために、Al23 の付着・
堆積が成長しないためと思われる。尚、キャップノズル
とは、タンディッシュノズルの上部に嵌め込まれて設置
された耐火物製ノズルのことで、ストッパーと接合して
溶鋼流量を制御する部位である。
【0008】そこで、後述する実施例に示す連続鋳造機
を用いて、キャップノズルの下半分をポーラス煉瓦と
し、一方、キャップノズルの上半分を緻密な耐火物材質
として、鋳片横断面及びAr吹き込み流量を種々変更し
てアルミキルド鋼を鋳造し、鋳型内の湯面変動及びタン
ディッシュノズル内のAl23 付着層厚みを調査し
た。調査結果を図1に示す。
【0009】図1は、アルミキルド鋼の鋳造において、
キャップノズルの下半分から吹き込んだAr流量Q(N
l/min)と鋳型横断面積S(m2 )との比Q/S
(Nl/min・m2 )と、鋳型内溶鋼の湯面変動量Δ
h(mm)及びキャップノズルにおけるAl23 付着
層厚みd(mm)との関係を示す図である。図1から明
らかなように、比Q/Sの値が増加するにつれて、Al
23 付着層厚みdは減少するが、一方、鋳型内溶鋼の
湯面変動量Δhは、比Q/Sが小さいときは小さく良好
であるが、比Q/Sの増加に伴って増大し、悪化するこ
とが分かる。
【0010】そして、多数の操業試験結果より得られ
た、ノズル詰まりによる鋳造トラブルを発生させないた
めのAl23 付着層厚みdの制限条件であるd≦7m
m、及び、鋳型内溶鋼の湯面変動によるモールドパウダ
ーの巻き込みに起因する製品の介在物性欠陥を発生させ
ないための湯面変動量Δhの制限条件であるΔh≦10
mmの両方を満たすためには、比Q/Sを20〜50N
l/min・m2 の範囲内に制御する必要があるとの知
見を得た。尚、前述の先行技術1ではキャップノズルの
全体からArを吹き込んでいたため、ノズル詰まりの起
こり易いキャップノズル下部におけるAr吹き込み流量
が相対的に少なくなり、そのため、ノズル詰まりを防止
するためのAr吹き込み流量の下限値が、鋳型横断面積
1m2 当たり35Nl/minと高くなっていたものと
想到される。
【0011】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、第1の発明による小断面アルミキルド鋼鋳片の連続
鋳造方法は、鋳片横断面積が0.1m2 以下の小断面ア
ルミキルド鋼鋳片の連続鋳造に際し、タンディッシュ内
雰囲気を外気と遮断し、このタンディッシュ内にAl脱
酸が施され且つCaを実質的に含有しない溶鋼を注入
し、上部にキャップノズルが設置されたタンディッシュ
ノズルをモールドパウダーで覆われた鋳型内溶鋼に浸漬
させつつ、且つ、前記キャップノズルの下部から鋳型横
断面積1m2 当たり20〜50Nl/minの範囲内で
不活性ガスを吹き込みながら、このタンディッシュノズ
ルを介してタンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に鋳造する
ことを特徴とするものである。又、第2の発明による小
断面アルミキルド鋼鋳片の連続鋳造方法は、第1の発明
において、鋳片横断面積を0.03m 2 以下とすること
を特徴とするものである。
【0012】本発明では、キャップノズルの下部からA
r等の不活性ガスを吹き込むので、少ない不活性ガス吹
き込み流量でタンディッシュノズルのノズル詰まりを防
止することができる。又、不活性ガスの吹き込み流量が
少ないので、鋳型内溶鋼の湯面変動量が抑制され、モー
ルドパウダーの巻き込みが抑制され、鋳片の清浄性は損
なわれることがない。
【0013】アルミキルド鋼の連続鋳造におけるノズル
詰まりは、鋳片横断面積が0.1m 2 以下の場合にはタ
ンディッシュノズルの内径が小さくなるため、発生し易
くなる。従って、横断面積が0.1m2 以下のアルミキ
ルド鋼鋳片を連続鋳造する場合に本発明の効果を発揮す
る。特に、鋳片横断面積が0.03m2 以下となるとノ
ズル詰まりが発生し易く、且つ、不活性ガスの吹き込み
による湯面変動も大きくなるので、鋳片横断面積が0.
03m2 以下のアルミキルド鋼鋳片の連続鋳造時に本発
明を適用することが好ましい。
【0014】又、本発明では、アルミキルド鋼にはCa
処理が施されず、従って、アルミキルド鋼鋳片は実質的
にCaを含有しないので、Caに起因する鋼材の衝撃特
性が劣化するという問題点を解消することができる。
又、タンディッシュに溶鋼を注入する以前にAl脱酸を
施しているので、RH脱ガス設備等の二次精錬炉にて脱
酸生成物であるAl23 の浮上・分離を積極的に促進
して、溶鋼の清浄性を予め高めることができる。
【0015】更に、本発明では、タンディッシュ内雰囲
気は外気と遮断されているので、タンディッシュ内での
空気酸化が防止され、溶鋼中での新たなAl23 の生
成が防止され、ノズル詰まりが起こり難くなる。又、鋳
型内溶鋼をモールドパウダーで覆って溶鋼の空気による
酸化を防止するので、溶鋼の清浄性を向上させることが
できる。更に、タンディッシュノズルを鋳型内溶鋼に浸
漬させているので、溶鋼の空気酸化を防止すると共に、
鋳型内溶鋼の湯面変動を抑えることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図2は本発明の一つの実施の形態
を示す連続鋳造機の概略説明図である。
【0017】図2に示すように、鉄皮11と、その内側
の耐火物12とで構成されたタンディッシュ3が、鋳型
4の上方所定位置にタンディッシュカー(図示せず)に
搭載されて配置されている。タンディッシュ3の底部に
は、耐火物12と嵌合するタンディッシュノズル7が配
置され、タンディッシュ3から鋳型4への溶鋼流出孔1
8が形成される。この溶鋼流出孔18を開閉するため
に、タンディッシュノズル7の上方にはストッパー9が
配置されている。ストッパー9は、ストッパー開度制御
装置10によってその位置を制御され、鋳型4への溶鋼
流出量が適正に制御される。ストッパー開度制御装置1
0は、鋳型4の直上に配置した渦流式湯面計13の測定
信号を受け、鋳型4内の溶鋼1の湯面位置に応じて、鋳
型4への溶鋼流出量を適正に制御している。
【0018】タンディッシュ3の上部開口部はタンディ
ッシュカバー15で覆われており、タンディッシュカバ
ー15を貫通する不活性ガス供給管16より、Ar等の
不活性ガスをタンディッシュ3内に供給し、タンディッ
シュ3内を外気と遮断して不活性ガス雰囲気とすること
ができる。タンディッシュ3の内部には、溶鋼1中に存
在するAl23 の浮上・分離を促進させるための堰1
9が設置されており、又、タンディッシュ3には、溶鋼
1を加熱するためのプラズマ加熱トーチ20がタンディ
ッシュカバー15を貫通して設置されている。プラズマ
加熱トーチ20を必要に応じて適宜稼働させることで、
タンディッシュ3内の溶鋼1の温度が所定範囲に制御さ
れる。
【0019】図3は、タンディッシュノズル7の要部概
略縦断面図である。図3に示すように、タンディッシュ
ノズル7の上部にはキャップノズル8(上ノズルともい
う)が嵌め込まれており、キャップノズル8は不活性ガ
ス導入管14と接続している。キャップノズル8は、そ
の上部8aがハイアルミナ質等の緻密な耐火物材料で形
成され、その下部8bが耐火性ポーラス煉瓦で形成され
ており、不活性ガス導入管14から供給されるAr等の
不活性ガスは、キャップノズル8の下部8bから溶鋼流
出孔18内に吹き込まれるようになっている。ここで、
キャップノズル8の下部8bとは、キャップノズル8と
ストッパー9とが接合する箇所より下方側を意味するも
のと定義し、本発明では、このように定義した下部8b
の内周面の少なくとも50%以上を耐火性ポーラス煉瓦
で形成するものとする。尚、上部8aと下部8bとで耐
火物材質を完全に変更する必要はなく、両者の耐火物材
質が互いに混合し合うようにしても良い。
【0020】このように構成された連続鋳造機を用い
て、アルミキルド鋼鋳片を以下のようにして製造する。
先ず、溶鋼1を転炉等の製鋼炉(図示せず)から取鍋2
に出鋼し、所定の合金元素を添加した後、Alを添加し
てAl脱酸を施す。その後、溶鋼1を収納した取鍋2を
タンディッシュ3の上方所定位置に設置して、取鍋2内
の溶鋼1をタンディッシュ3に注入する。尚、タンディ
ッシュノズル7のノズル詰まりを防止する観点から、A
l脱酸後に、例えば、RH真空脱ガス設備(図示せず)
での溶鋼1の攪拌処理や取鍋精錬設備(図示せず)での
フラックスとの攪拌処理等を施し、脱酸生成物であるA
23 を溶鋼1から分離除去し、溶鋼1を清浄化して
おくことが好ましい。
【0021】溶鋼1のタンディッシュ3への注入時、空
気酸化によるAl23 の生成を防止するために、先端
がタンディッシュカバー15を貫通するロングノズル1
7を、取鍋2の底部に設け、ロングノズル17の先端を
タンディッシュ3内の溶鋼1に浸漬させ、空気を遮断し
て注入する。そして、鋳造中は、不活性ガス供給管16
からAr等の不活性ガスを供給してタンディッシュ3内
を不活性ガス雰囲気とする。尚、タンディッシュ3への
注入開始前に、不活性ガス供給管16よりArガス等の
不活性ガスを供給してタンディッシュ3内を不活性ガス
雰囲気としておいても良い。
【0022】タンディッシュ3内の溶鋼1が所定量とな
った時点で、ストッパー開度制御装置10にてストッパ
ー9を上昇させ、溶鋼流出孔18より鋳型4内に溶鋼1
を注入する。鋳型4内に注入された溶鋼1は、冷却され
凝固して鋳片6を形成する。この鋳片6の横断面積は
0.1m2 以下で、望ましくは0.03m2 以下とす
る。そして、タンディッシュノズル7の先端が鋳型4内
の溶鋼1に浸漬し、更に、鋳型4内の溶鋼1の湯面位置
が上昇して所定位置になったら、鋳型4内にモールドパ
ウダー5を添加すると共に鋳片6の引抜きを開始する。
そして、鋳片6の引き抜き開始に前後して、不活性ガス
導入管14からAr等の不活性ガスを供給し、キャップ
ノズル8の下部8bから鋳型4の横断面積1m2 当たり
20〜50Nl/minの範囲内で不活性ガスを吹き込
みつつ、タンディッシュ3内の溶鋼1を鋳型4内に鋳造
する。そして、この状態を維持してアルミキルド鋼の連
続鋳造を継続する。
【0023】その際、鋳片6の横断面積が0.03m2
以下の場合には、鋳型4内の溶鋼1の湯面変動を極力抑
える観点から、不活性ガスの吹き込み量を少なくするこ
とが好ましく、具体的には鋳型4の横断面積1m2 当た
り20〜35Nl/min程度とすることが好ましい。
【0024】アルミキルド鋼の鋳造時におけるタンディ
ッシュノズル7のノズル詰まりは、溶鋼1中に懸濁する
Al23 がキャップノズル8の下部8b付近の内周面
に付着・堆積して発生する。本発明では、Al23
付着・堆積してノズル詰まりが発生し易い、キャップノ
ズル8の下部8bから不活性ガスを溶鋼1中に吹き込む
ので、この部分における溶鋼流動の澱みを解消して、A
23 の付着・堆積を防止することが可能となる。
【0025】鋳片横断面積が0.1m2 以下のアルミキ
ルド鋼の鋳片6を上記説明のようにして製造すること
で、タンディッシュノズル7のノズル詰まりを発生する
ことなく、清浄性に優れた鋳片6を安定して製造するこ
とが可能となる。
【0026】
【実施例】以下、図2に示す連続鋳造機を用いて、本発
明を実施した操業結果を説明する。表1に、本発明の範
囲内の連続鋳造方法である本発明例、並びに、本発明の
範囲外の連続鋳造方法である比較例における鋳造条件を
示す。尚、本発明例及び比較例共に、用いた連続鋳造機
は湾曲型6ストランドのビレット連続鋳造機であり、取
鍋容量は溶鋼250t、タンディッシュ容量は溶鋼50
tであり、鋳造中タンディッシュ内にArを吹き込んで
タンディッシュ内雰囲気を外気と遮断しながら、C含有
量が0.2mass%、Al含有量が0.03mass%のアル
ミキルド鋼を鋳造した。
【0027】又、使用したタンディッシュノズルの材質
はAl23 −グラファイトであり、キャップノズルの
ポーラス煉瓦の部位から不活性ガスとしてArを吹き込
んだ。但し、比較例1〜3ではキャップノズル全体をポ
ーラス煉瓦で形成した。本発明による鋳造条件と各比較
例の鋳造条件とで異なる点は、比較例1ではキャップノ
ズル全体からArを吹き込んでいる点、比較例2ではキ
ャップノズル全体からArを吹き込んでいる点とAr吹
き込み量が本発明の範囲より多い点、比較例3ではキャ
ップノズル全体からArを吹き込んでいる点、比較例4
ではAr吹き込み量が本発明の範囲より多い点であり、
その他の鋳造条件は本発明の範囲内である。
【0028】
【表1】
【0029】表1には、本発明例及び比較例の連続鋳造
時におけるタンディッシュノズルのノズル詰まり、及
び、鋳片表層部のパウダー性表面欠陥の評価結果を示
す。尚、ノズル詰まりの評価において、○印はノズル詰
まりの発生なし、×印はノズル詰まりの発生ありを表わ
し、又、鋳片表層部のパウダー性表面欠陥の評価におい
て、○印はパウダー性介在物による鋳片の手入れなし、
×印はパウダー性介在物による鋳片の手入れありを表わ
している。
【0030】表1から明らかなように、小断面サイズの
丸ビレット鋳片の製造において、鋳造条件が一つでも本
発明の範囲外の場合には、所期の目的を達成することが
できないが、鋳造条件が本発明の範囲内の場合には、所
期の目的を達成することが可能であることが分かった。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ビ
レットのような鋳片横断面積が0.1m2 以下の小断面
アルミキルド鋼鋳片の連続鋳造において、溶鋼へのCa
添加処理を行わなずに、タンディッシュノズル内面への
Al23 の付着を防止し、且つ、鋳片表層部のパウダ
ー性欠陥を発生させることなく、安定して小断面のアル
ミキルド鋼鋳片を鋳造することができ、その結果、清浄
性が高く且つ機械的性質が優れたアルミキルド鋼小断面
鋳片を連続鋳造法により得ることができ、工業上有用な
効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルミキルド鋼の鋳造の際に、キャップノズル
の下半分から吹き込んだAr流量Qと鋳型横断面積Sと
の比Q/Sと、鋳型内溶鋼の湯面変動量Δh及びキャッ
プノズルでのAl23 付着層厚みdとの関係を示す図
である。
【図2】本発明の一つの実施の形態を示す連続鋳造機の
概略説明図である。
【図3】本発明で用いるタンディッシュノズルの要部概
略縦断面図である。
【符号の説明】
1 溶鋼 2 取鍋 3 タンディッシュ 4 鋳型 5 モールドパウダー 6 鋳片 7 タンディッシュノズル 8 キャップノズル 9 ストッパー 10 ストッパー開度制御装置 13 渦流式湯面計 14 不活性ガス導入管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大迫 隆志 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 稲垣 公男 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石坂 祥 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4E004 HA02 NB02 NC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳片横断面積が0.1m2 以下の小断面
    アルミキルド鋼鋳片の連続鋳造に際し、タンディッシュ
    内雰囲気を外気と遮断し、このタンディッシュ内にAl
    脱酸が施され且つCaを実質的に含有しない溶鋼を注入
    し、上部にキャップノズルが設置されたタンディッシュ
    ノズルをモールドパウダーで覆われた鋳型内溶鋼に浸漬
    させつつ、且つ、前記キャップノズルの下部から鋳型横
    断面積1m2 当たり20〜50Nl/minの範囲内で
    不活性ガスを吹き込みながら、このタンディッシュノズ
    ルを介してタンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に鋳造する
    ことを特徴とする小断面アルミキルド鋼鋳片の連続鋳造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の小断面アルミキルド鋼
    鋳片の連続鋳造方法において、鋳片横断面積を0.03
    2 以下とすることを特徴とする小断面アルミキルド鋼
    鋳片の連続鋳造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007148941A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Posco Continuous casting machine and method using molten mold flux
US9889499B2 (en) 2013-08-26 2018-02-13 Nisshin Steel Co., Ltd. Continuous casting method

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WO2007148941A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Posco Continuous casting machine and method using molten mold flux
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