JP2003033847A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内の流動を適正化することで表面および
内部品質の優れた鋳片を得ることができ、また品質を低
下させることなく鋳造速度もより大きくすることができ
る鋼の連続鋳造方法を提供すること。 【解決手段】 浸漬ノズル１より溶湯を鋳型１０内へ注
入する鋼の連続鋳造方法において、ノズル１の内部に設
けた螺旋状の旋廻羽根５により溶湯を旋廻させつつ下方
へ流下させるとともに、ノズル１の下端部に設けた鋳片
巾方向に長いスリット状の吐出孔２より溶湯を吐出させ
ることにより、溶湯を巾方向全体に均一に分散しつつ鋳
型内へ注入するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型内の流動を適
正化することで表面および内部品質の優れた鋳片を得る
ことができ、また品質を低下させることなく鋳造速度も
より大きくすることができる鋼の連続鋳造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から鋼の連続鋳造方法として、図４
〜図５に示されるような、１対（２孔）の吐出孔２、２
を備えた浸漬ノズル１を用いることは広く知られてい
る。また浸漬ノズル内部からＡｒガスを吹込むことで溶
鋼中の非金属介在物の鋳型内での浮上を促進させること
も一般的である。この場合、吐出孔２からの溶湯の流れ
は鋳型１０の短辺側シェルへ衝突し、反転流と呼ばれる
上向きの流れと、浸透流と呼ばれる下降流に分岐する。
反転流は湯面部において短辺から浸漬ノズル１に向かう
流れとなり、浸漬ノズル付近では再度下向きの流れに転
ずる。この下向きの流れが形成された部分では、溶湯中
の介在物が凝固シェル３に捕捉されやすくなり、鋳片表
面の介在物欠陥を発生させるおそれがあるという問題点
があった。

【０００３】また、前記のような２孔ノズルタイプでは
吐出孔２からの流量差が発生し、片側の吐出流が強くな
る偏流とよばれる現象が発生する場合もあった。この偏
流が発生すると、反転流が大きくなり湯面パウダー層３
におけるパウダー巻込みが発生し、鋳片表面に捕捉され
た場合には表面欠陥となり、内部に持ち込まれた場合に
は内部欠陥となるという問題点があった。また、浸透流
によって溶鋼中に分散する介在物が内部に持ち込まれ鋳
片内部の介在物欠陥となるという問題点もあった。

【０００４】同様に偏流が発生した場合には、その浸透
深さが大きくなり、内部欠陥が発生しやくなる。また、
浸透流は巾方向中央部付近にＡｒガスと共に上昇してく
るが、下向きの反転流および浸漬ノズル自体において上
昇流が干渉を受け、浸漬ノズル１の下部において流れが
停滞し、この結果、前記流れの淀みにより、上昇流と共
に浮上してきた介在物が凝固シェル４に捕捉されて集積
しやすくなるという問題点もあった。一方、これらの表
面欠陥や内部欠陥は、偏流が発生しなくても溶鋼注入量
が大きいほど発生しやすく、鋳片に要求される品質が厳
格なものに対しては鋳造速度の上限規制を受けるという
問題点もあった。

【０００５】以上のような２孔ノズルタイプのものに対
して、図６に示されるように、浸漬ノズル１の下端にス
リット状の開孔部２を設けて、反転流および浸透流の流
速を低減する方法が知られている。この方法では反転流
の巾中央部での下降流速の低減や浸透流速が低減され、
浸漬ノズル下部の淀みについても解消することが可能で
あり、表面・内部ともに２孔ノズルタイプのものに比べ
て改善できる。しかしながら、浸漬ノズルの廻りにＡｒ
ガスと共に局所的に上昇する反転流が形成されるため、
ノズル１の廻りでのパウダー巻込みによる表面欠陥の発
生や、逆に短辺付近で下降流が形成されるため表層への
介在物捕捉が発生しやすくなるという問題点があった。
一方、内部欠陥の面からも浸透流がノズル下部に抜けた
り、流れの不安定さから偏流が発生しやすいために、浸
透深さが充分には低減できないという問題点もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、吐出流を鋳型巾方向および鋳
造方向に偏流を発生させることなく均一に分散させるこ
とにより、湯面付近には緩やかで均一な上昇流を形成さ
せ、かつ浸漬ノズル下部の溶鋼流の淀みを防止して、鋳
片の表面および内部に欠陥のない高品質な製品を生産す
ることができ、また鋳造速度の制限を受けることがなく
高速鋳造を実現することができる鋼の連続鋳造方法を提
供することを目的として完成されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の鋼の連続鋳造方法は、浸漬ノズル
より溶湯を鋳型内へ注入する鋼の連続鋳造方法におい
て、ノズルの内部に設けた螺旋状の旋廻羽根により溶湯
を旋廻させつつ下方へ流下させるとともに、ノズルの下
端部に設けた鋳片巾方向に長いスリット状の吐出孔より
溶湯を吐出させることにより、溶湯を巾方向全体に均一
に分散しつつ鋳型内へ注入することを特徴とするもので
ある。

【０００８】また、ノズルの吐出孔より下方位置で静磁
場を印加して吐出流を減衰させるようにすることも好ま
しい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の好ましい実施の形態を示す。図面は、上部にあるタン
ディッシュ（図示せず）から浸漬ノズル１を介して溶湯
を鋳型１０内へ注入する工程を示すものであり、本発明
の鋼の連続鋳造においては、前記ノズル１の内部に設け
た螺旋状の旋廻羽根５により溶湯を旋廻させつつ下方へ
流下させるとともに、下端部に設けた鋳片巾方向に長い
スリット状の吐出孔２より溶湯を吐出させることによ
り、溶湯を巾方向全体に均一に分散しつつ鋳型内へ注入
する点に特徴を有するものである。このように、浸漬ノ
ズル１の内部に設置した旋回羽根５により溶湯の流れに
旋回を付与することと、ノズル下端に設けた巾方向に長
いスリット状の吐出孔２を組み合わせることにより、溶
湯の吐出流を下向きでかつ巾方向全体に均一に分散させ
るのである。

【００１０】前記旋回羽根５は、図１に示されるよう
に、浸漬ノズル１のほぼ中央部内側に設けられるもので
あり、これによって吐出した溶湯流に偏流を発生させる
ことなく適正なものに制御することができる。なお前記
旋回羽根５の羽根の旋廻角度、設置位置、羽根の断面積
等については、最適条件になるよう適宜設計することが
望ましい。

【００１１】一方、前記吐出孔２は、図２に示されるよ
うに、浸漬ノズル１の下端部において鋳片巾方向に設け
られる長いスリット状のものであり、旋回流の遠心力を
活用することで効果的に溶湯を巾方向全体に均一に分散
しつつ鋳型内へ注入することができる。更に詳述する
と、スリット状の吐出孔２は以下のような作用を奏す
る。 反転流が、短辺側やノズル廻りといった局所的な部位
から上昇しないため、浸漬ノズル内に吹込まれるＡｒガ
スによって巾方向全体に均一で緩やかな上昇流が形成さ
れる。この結果、浮上してきた介在物が凝固界面に捕捉
されにくく、まだパウダー層３中に確実に吸収されて系
外へ排出されやすくなり、表面欠陥の発生を大きく低減
することが可能となる。なお、下部に円形の孔などを持
つ単孔ノズル（巾方向に長くない）の場合には、旋回羽
根５を用いても十分に分散せず、湯面付近のノズル廻り
では上昇流、短辺付近では下降流となってしまうという
欠点があるが、スリット形状にすることで均一に分散さ
せることを可能にする。 従来の２孔ノズルタイプのように、ノズル下部での溶
湯流の淀みの発生を防止することができ、また巾中央の
介在物集積も的確に防止することができる。 図７、図８はそれぞれ湯面から鋳造方向に５０ｍｍお
よび１０００ｍｍの位置での凝固界面での上下方向の溶
湯流速を測定した結果を示すものである。なお、鋳造巾
1300mm、厚み250mm、鋳造速度1.6m/分という条件であ
り、旋回羽根は120°のひねり角度のものを用いた。図
７〜図８の流速のグラフからも明らかなように、反転流
速および浸透流速を、巾方向に均一なものとすることが
でき、かつ低減することが確認できた。

【００１２】このように本発明は、浸漬ノズル１の内部
に設置した旋回羽根５により溶湯の流れに旋回を付与す
ることと、ノズル下端に設けた巾方向に長いスリット状
の吐出孔２を組み合わせることにより、後述する実施例
から明らかなとおり理想的な鋳型内溶湯流動を実現して
介在物の確実な捕捉と巻込みの低減、また表面欠陥、内
部欠陥の大幅な削減等を可能にする。

【００１３】また本発明によれば、例えば従来1.0m/分
（2.5ton/分）の速度規制をしていたものを1.6m/分(4.0
ton/分)で鋳造しても、同等の内部欠陥レベルのものを
得ることが可能で、表面品位はむしろ改善することも確
認できた。また、図３に示されるように、ノズルの吐出
孔２より下方位置で静磁場発生用の電磁ブレーキ装置装
置６により静磁場を印加して吐出流を減衰させるように
することもできる。例えば、2.0m/分以上の高速鋳造を
行う場合には浸透流速が増加するが、浸漬ノズルよりも
下部に電磁ブレーキ装置６を設置し浸透流速を1.6m/分
相当に低減すれば、容易に1.6m/分相当の品質の鋳片を
製造することが可能である。

【００１４】更には、表面欠陥を改善するために鋳型内
上部に電磁攪拌を施す場合においても、本発明により湯
面付近の巾方向全体にわたり均一で緩やかな上昇流が形
成できることから、電磁攪拌の効果を従来以上に効果的
に発揮させることもできる。また吐出孔２は、図２に示
されるように、下端の開口スリットを鋳造巾方向に長
く、かつ巾方向の側面まで繋がっているものとすること
がより好ましい。

【００１５】

【実施例】下記の条件で鋼の連続鋳造を行い、介在物欠
陥の発生率を調べた結果を表１に示す。また、ノズル下
端にスリット状吐出孔のない場合、および旋廻羽根のな
い場合、およびそれらの組み合わせ等を比較例１〜４と
して示す。 鋼種：低炭素アルミキルド鋼 鋳造サイズ：巾１２００−１３００ｍｍ、厚み２４５ｍ
ｍ 吐出孔：両サイドを下向き４５°の吐出孔で巾２５ｍｍ
のスリットを連通 旋回羽根：長さ１００ｍｍで１２０°のひねり角度

【００１６】

【表１】

【００１７】表１から明らかなように、実施例１では湯
面付近は巾方向に均一な上昇流が得られた結果、巾中
央、コーナー付近とも欠陥発生率が大幅に改善され、か
つ内部欠陥に対しても巾方向に均一に浸透流を低減した
結果、更に大きな改善効果が得られることが確認でき
た。更に、溶鋼注入量の大きい2.0m/分以上の高速鋳造
においても、鋳型下部に静磁場を印加することにより、
表面欠陥を損なうことなく内部欠陥も良好な鋳片を得る
ことが可能なことも確認できた。一方、スリットのみの
設置で旋回羽根のない比較例3では、巾中心部の表面欠
陥は上昇流によりむしろ改善しているが、コーナー付近
では下降流が発生するため、ほとんど改善がみられない
ものであった。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は吐出流
を鋳型巾方向および鋳造方向に偏流を発生させることな
く均一に分散させることにより、湯面付近には緩やかで
均一な上昇流を形成させ、かつ浸漬ノズル下部の溶鋼流
の淀みを防止して、鋳片の表面および内部に欠陥のない
高品質な製品を生産することができ、また鋳造速度の制
限を受けることがなく高速鋳造を実現することができる
ものである。よって本発明は従来の問題点を一掃した鋼
の連続鋳造方法として、産業の発展に寄与するところは
極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。

【図２】（ａ）はノズルの正面図、（ｂ）はその側面
図、（ｃ）はその底面図である。

【図３】その他の実施の形態を示す正面図である。

【図４】従来例を示す正面図である。

【図５】（ａ）は図４におけるノズルの正面図、（ｂ）
はその側面図である。

【図６】その他の従来例を示す正面図である。

【図７】湯面から５０ｍｍ下方における凝固界面の上下
方向の溶湯流速を示すグラフである。

【図８】湯面から１０００ｍｍ下方における凝固界面の
上下方向の溶湯流速を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 吐出孔 ５ 旋廻羽根 ６ 電磁ブレーキ装置 １０ 鋳型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 修 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 坂本 康裕 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E004 AA09 FB10 MB07 NC01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浸漬ノズルより溶湯を鋳型内へ注入する
   鋼の連続鋳造方法において、ノズルの内部に設けた螺旋
   状の旋廻羽根により溶湯を旋廻させつつ下方へ流下させ
   るとともに、ノズルの下端部に設けた鋳片巾方向に長い
   スリット状の吐出孔より溶湯を吐出させることにより、
   溶湯を巾方向全体に均一に分散しつつ鋳型内へ注入する
   ことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 ノズルの吐出孔より下方位置で静磁場を
   印加して吐出流を減衰させるようにした請求項１に記載
   の鋼の連続鋳造方法。