JP2006122995A - Method for continuously casting steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造用の鋳型内面における損傷発生を抑制した鋼の連続鋳造方法に関する。 The present invention relates to a method for continuously casting steel in which the occurrence of damage on the inner surface of a mold for continuous casting is suppressed.
従来、ニッケル又はコバルトのマトリックス中に金属炭化物や金属窒化物を分散させた複合メッキ層でモールド銅板の溶鋼との接触面側を被覆することにより、高温における硬度、耐久性、及び耐摩耗性を向上させた連続鋳造用の鋳型が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
また、モールド銅板の溶鋼との接触面側に電気ニッケルメッキ層を形成し、更に、その上にクロムメッキ層を設けることにより、鋳込み初期に発生する焼付きを防止して、連続鋳造用の鋳型の使用回数を増加させる（長寿命化させる）ことが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
Conventionally, hardness, durability, and wear resistance at high temperatures are achieved by coating the contact surface side of molten copper with a composite plating layer in which metal carbide or metal nitride is dispersed in a nickel or cobalt matrix. An improved casting mold for continuous casting has been proposed (see, for example,
In addition, by forming an electric nickel plating layer on the contact surface side of the mold copper plate with the molten steel, and further providing a chrome plating layer thereon, seizure that occurs at the beginning of casting is prevented, and a mold for continuous casting. It has been proposed to increase the number of uses (to extend the life) (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献１及び２に記載された発明では、複合メッキ層の主成分であるニッケル又はコバルトが連続鋳造時に使用するモールドフラックス中に不可避的に含有される亜鉛と反応して複合メッキ層の表層部に低融点合金を生成し、使用中の鋳型内に発生している温度勾配により、この低融点合金を起点として複合メッキ層及びモールド銅板にヒートクラックが発生するという問題が生じる。また、特許文献３で提案された鋳型では、上層のクロムメッキ層には、使用前から亀甲状の割れが存在するという問題がある。このため、この鋳型を使用すると、亀甲状の割れに沿ってモールドフラックス中の亜鉛が浸潤し下層のニッケルメッキ層まで到達してニッケルとの間で低融点合金を生成し、この低融点合金を起点としてニッケルメッキ層及びモールド銅板にヒートクラックが発生することが容易に考えられる。
また、鋳造条件によって、例えば、浸漬ノズルから吐出する溶鋼の流れが上向きになると、あるいは、鋳造速度が速くなり浸漬ノズルから吐出する溶鋼流が増大し鋳型に激しく衝突するようになると、モールド銅板に加わる熱負荷が増大するためヒートクラックが発生し易くなると共に、発生したヒートクラックが伸展し易くなって鋳型寿命が大きく縮まるという問題がある。
However, in the inventions described in
Also, depending on the casting conditions, for example, when the flow of molten steel discharged from the immersion nozzle becomes upward, or when the casting speed increases and the molten steel flow discharged from the immersion nozzle increases and collides violently with the mold, Since the applied heat load increases, heat cracks are likely to occur, and the generated heat cracks are easily extended, resulting in a problem that the mold life is greatly shortened.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型内面における損傷発生を抑制して鋳型寿命の延長、生産性の向上、製造コストの削減、及び鋳片の表面品質向上を可能にする鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses the occurrence of damage on the inner surface of the mold to extend the mold life, improve the productivity, reduce the manufacturing cost, and improve the surface quality of the slab. An object is to provide a continuous casting method.
本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、内側にニッケル及びコバルトのいずれか一方又は双方を主体とするメッキ層が形成されたモールド銅板を有する鋳型内に、浸漬ノズルを介して溶鋼を順次注湯して、前記鋳型内の溶鋼の湯面をモールドフラックスで常時覆いながら該鋳型内で溶鋼を凝固させる連続鋳造方法において、
前記モールドフラックスに含有される亜鉛量を２００ｐｐｍ以下にし、前記浸漬ノズルに形成された溶鋼吐出孔の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して上向き５°以下で下向き４５°以下の範囲に設定すると共に、前記モールド銅板に加わる熱負荷に応じて鋳造速度を調整する。
In the continuous casting method of steel according to the present invention, molten steel is sequentially poured through an immersion nozzle into a mold having a molded copper plate in which a plating layer mainly composed of one or both of nickel and cobalt is formed. In the continuous casting method of solidifying the molten steel in the mold while always covering the molten steel surface of the molten steel in the mold with a mold flux,
The amount of zinc contained in the mold flux is set to 200 ppm or less, and the inclination angle of the central axis of the molten steel discharge hole formed in the immersion nozzle is set to a range of 5 ° or less upward and 45 ° or less downward with respect to the horizontal direction. At the same time, the casting speed is adjusted according to the thermal load applied to the mold copper plate.
本発明に係る鋼の連続鋳造方法においては、モールドフラックスに含有される亜鉛量を２００ｐｐｍ以下にするので、連続鋳造中にメッキ層中のニッケル及びコバルトのいずれか一方又は双方と亜鉛との反応によりメッキ層の表層部に生成する低融点合金量を低下させることができ、更に、浸漬ノズルから吐出する溶鋼の流れ方向と鋳造速度を調整するのでモールド銅板に加わる熱負荷を低下させることができ、生成した低融点合金を起点としてメッキ層及びモールド銅板にヒートクラックが発生するのを抑制すると共にヒートクラックの成長を抑制することが可能になる。その結果、鋳型の寿命延長が可能になる。また、鋳型寿命の延長に伴い鋳型の交換頻度が減少して、鋳片の生産性の向上、製造コストの削減を行うことが可能になる。更に、ヒートクラックの発生と成長が抑制されることで鋳型表面の平滑性が保たれ、鋳片に発生する表面欠陥を低減すると共に軽微にすることができ、圧延前の鋳片の無手入れ化が達成できる。 In the continuous casting method of steel according to the present invention, the amount of zinc contained in the mold flux is set to 200 ppm or less. Therefore, during continuous casting, one or both of nickel and cobalt in the plating layer react with zinc. The amount of low melting point alloy generated in the surface layer portion of the plating layer can be reduced, and furthermore, the flow direction of the molten steel discharged from the immersion nozzle and the casting speed can be adjusted, so the thermal load applied to the molded copper plate can be reduced, With the generated low melting point alloy as a starting point, it is possible to suppress the occurrence of heat cracks in the plating layer and the molded copper plate and to suppress the growth of heat cracks. As a result, the mold life can be extended. In addition, the mold replacement frequency decreases with the extension of the mold life, and it becomes possible to improve the slab productivity and reduce the manufacturing cost. Furthermore, by suppressing the occurrence and growth of heat cracks, the smoothness of the mold surface is maintained, surface defects occurring on the slab can be reduced and reduced, and the slab before rolling can be kept clean. Can be achieved.
特に、電磁力を鋳型内の溶鋼に付与して鋳型内で溶鋼を旋回させながら鋳造する場合は、鋳型内面に形成された凝固殻の内面側にトラップされた気泡や介在物を溶鋼の旋回流で洗浄して清浄化することができ、鋳片から表面品質に優れた薄板を製造することが可能になる。
また、電磁力で鋳型内の溶鋼を旋回させるときに溶鋼の旋回方向を所定数のキャスト毎に逆転する場合は、旋回流が鋳型内面に衝突する位置を変えることができ、鋳型内の特定部位に熱負荷が集中するのを防止できる。このため、ヒートクラックが発生するのを抑制すると共にヒートクラックの成長を抑制することが容易にでき、電磁撹拌を行う際の鋳型の寿命を更に延長することが可能になる。
In particular, when casting is performed while applying electromagnetic force to the molten steel in the mold and rotating the molten steel in the mold, bubbles or inclusions trapped on the inner surface side of the solidified shell formed on the inner surface of the mold are swirled by the molten steel. It is possible to produce a thin plate with excellent surface quality from the cast slab.
Also, when the swirling direction of the molten steel is reversed every predetermined number of casts when the molten steel in the mold is swirled by electromagnetic force, the position where the swirling flow collides with the inner surface of the mold can be changed. It is possible to prevent the heat load from concentrating on. For this reason, it is possible to easily suppress the occurrence of heat cracks and to suppress the growth of heat cracks, and it is possible to further extend the life of the mold when performing electromagnetic stirring.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法に適用した鋳型の一部省略正断面図、図２は同鋼の連続鋳造方法に適用した鋳型の一部省略側断面図、図３は同鋼の連続鋳造方法に適用した鋳型の平面図、図４（Ａ）、（Ｂ）は鋳型内の溶鋼の旋回方向の説明図、図５は同鋼の連続鋳造方法に適用した鋳型に発生する損傷位置の説明図、図６は同鋼の連続鋳造方法に適用した鋳型の長辺側銅板の内側面における熱流束の変化を示す説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is a partially omitted front sectional view of a mold applied to a steel continuous casting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially omitted side of a mold applied to the steel continuous casting method. Sectional view, FIG. 3 is a plan view of a mold applied to the continuous casting method of the steel, FIGS. 4A and 4B are explanatory views of the swirling direction of the molten steel in the mold, and FIG. 5 is a continuous casting method of the steel FIG. 6 is an explanatory view showing a change in heat flux on the inner surface of the long side copper plate of the mold applied to the continuous casting method of the steel.
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法に適用した鋳型１０は、隙間Ｔを設けて平行に対向配置されたモールド銅板の一例である長辺側銅板１１、１２と、隙間Ｔと実質的に同一の幅で長辺側銅板１１、１２と実質的に同一の長さを備え長辺側銅板１１、１２の間に隙間Ｔよりも大きな間隔を設けて平行に対向配置されるモールド銅板の一例である短辺側銅板１３、１４を備えている。ここで、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の表面には、例えば、ニッケルを主体とするメッキ層１６が形成されている。更に、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４には、それぞれ図示しない水冷部が設けられている。このような構成とすることにより、図３に示すように、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４により周囲を取り囲まれた、平面視して矩形状の空間部１７が形成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、図３に示すように、長辺側銅板１１、１２において、各短辺側銅板１３、１４により挟まれる領域の背面側には、電磁撹拌装置を構成する対となるコイル部１８、１９がそれぞれ設けられている。ここで、コイル部１８は長辺側銅板１１の背面側で長辺側銅板１１の幅方向に並べて配置された分割コイル２０、２１を有し、コイル部１９は長辺側銅板１２の背面側で長辺側銅板１２の幅方向に並べて配置された分割コイル２２、２３をそれぞれ有している。
Moreover, as shown in FIG. 3, in the long
このような構成とすることにより、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の水冷部に水を流通させながら空間部１７内に浸漬ノズル２４を介して溶鋼を注湯することができる。更に、コイル部１８、１９に流れる電流方向が逆になるように各コイル部１８、１９に電圧を負荷することにより、空間部１７内に注湯された溶鋼で長辺側銅板１１近傍に存在する溶鋼を長辺側銅板１１の一端側から他端側に向けて移動させることができ、長辺側銅板１２近傍に存在する溶鋼を長辺側銅板１２の他端側から一端側に向けて移動させることができる。このため、注湯された溶鋼内に、例えば、右まわりの旋回流を発生させることができる。
By setting it as such a structure, pouring molten steel in the
このとき、分割コイル２０、２３に流す電流値と分割コイル２１、２２に流す電流値に差を設けることにより、各長辺側銅板１１、１２に沿って形成する溶鋼の駆動力に変化を付けることができる。
更に、空間部１７内に注湯された溶鋼の湯面上にモールドフラックス２５を供給することにより、溶鋼の湯面をモールドフラックス２５で常時覆い、しかも、注湯された溶鋼を旋回させた状態で徐々に凝固させることができる。
At this time, by providing a difference between the current value flowing through the
Furthermore, by supplying the
続いて、鋳型１０を使用した本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法について説明する。
先ず、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の各水冷部に水を流通させて鋳型１０を冷却し、電磁撹拌装置のコイル部１８、１９に電流を流す。このとき、分割コイル２０、２３に流す電流値を分割コイル２１、２２に流す電流値より大きく設定する。そして、鋳型１０の空間部１７の下流側を閉じて、溶鋼を貯留している図示しないタンディッシュから浸漬ノズル２４を介して空間部１７に溶鋼の注湯を開始する。空間部１７内に注湯された溶鋼の湯面が所定高さに到達した時点でモールドフラックス２５を鋳型１０内の溶鋼の上方から供給して、溶鋼の湯面をモールドフラックス２５で覆う。
Then, the continuous casting method of steel which uses the casting_mold |
First, the
このとき、湯面と接触する側のモールドフラックス２５は湯面からの熱を受けて溶融する。このため、図１、図２に示すように、鋳型１０内の溶鋼の湯面上には溶融層２６が形成され、更にその上部に未溶融のモールドフラックス２５が存在する状態になる。また、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の近傍の溶鋼は徐々に冷却されるので、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の表面上には徐々に凝固殻２７が形成される。
ここで、注湯された溶鋼には電磁撹拌装置のコイル部１８、１９によって電磁力が付加されるので、例えば図４（Ａ）に示すように、鋳型１０内の溶鋼には水平面内で右まわりに旋回する旋回流が形成される。このため、凝固殻２７の内表面にトラップされた気泡や介在物は溶鋼の旋回流で洗浄されて離脱し、大気中に放散もしくはモールドフラックス２５に吸収され、凝固殻２７の清浄化が行われる。
At this time, the
Here, since the electromagnetic force is applied to the poured molten steel by the
そして、鋳型１０内に一定量の溶鋼が貯留され、鋳型１０内の湯鋼の下流側で所定厚さの凝固殻２７が形成された時点で、下流側の凝固殻２７を鋳型１０内から一定の鋳造速度で引き出すと共に、鋳型１０内の溶鋼レベルが一定に保たれるように、浸漬ノズル２４を介してタンディッシュから溶鋼を随時鋳型１０内に注湯する。更に、凝固殻２７を鋳型１０内から引き出す際に、溶鋼の湯面上に存在している溶融層２６は、凝固殻２７と長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の隙間に巻き込まれて、凝固殻２７が鋳型１０から引き出される際の抵抗を低下させるように作用する。
凝固殻２７の引き出しと共に溶融層２６は徐々に鋳型１０内から排出されるので、モールドフラックス２５を溶鋼の上方から供給して、溶鋼の湯面がモールドフラックス２５で常時覆われるようにする。そのため、連続鋳造中では、溶鋼の湯面上には供給されたモールドフラックス２５が溶融した溶融層２６が常時存在し、この溶融層２６は長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４と常に接触した状態になっている。このため、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の内側面で溶鋼のメニスカス位置に対応する部位の近傍には、溶融層２６から亜鉛が常時供給される状態になっている。
When a certain amount of molten steel is stored in the
The
ここで、本実施の形態の鋼の連続鋳造方法においては、モールドフラックス２５に含有される亜鉛量を２００ｐｐｍ以下にしている。このため、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の表面に設けられたメッキ層１６と反応して生成するニッケル−亜鉛系の低融点合金の生成量が少なく、ヒートクラックの起点として作用し難くなる。これによって、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の表面に設けられたメッキ層１６と、その下部の長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４にヒートクラックが発生するのを抑制できる。更に、ニッケル−亜鉛系の低融点合金の生成量が少ないため、溶鋼中にメッキ層１６から溶出する低融点合金量も少なくなって、メッキ層１６の表層に形成される窪み（肌荒れ）も軽微になる。なお、モールドフラックス中の亜鉛含有量が２００ｐｐｍを超えると、ニッケル−亜鉛系の低融点合金の生成量が多くなって、ヒートクラックの起点として作用すると共に、溶鋼中に溶出する低融点合金量も多くなって、メッキ層１６の表層に形成される窪み深さが大きくなるので好ましくない。
Here, in the continuous casting method of steel of the present embodiment, the amount of zinc contained in the
また、本実施の形態の鋼の連続鋳造方法においては、図２に示すように、浸漬ノズル２４に形成された溶鋼吐出孔２８の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して上向き５°以下で下向き４５°以下の範囲に設定する。
溶鋼吐出孔２８の中心軸の傾斜角度が水平方向に対して上向き５°を超えると、浸漬ノズル２４の溶鋼吐出孔２８から吐出された溶鋼が鋳型１０内の湯面に衝突し、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４の内側面で溶鋼のメニスカス位置に対応する部位の近傍では湯面位置が変動し、メニスカス位置に対応する部位の近傍での溶鋼から長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４への熱伝達係数が上昇する。このため、溶鋼から長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４へ移動する熱量が増加し、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４に加わる熱負荷が増加して好ましくない。更に、溶鋼が湯面に衝突した際に溶融層２６及びモールドフラックス２５を溶鋼中に巻き込んで、溶鋼を汚染するという問題も生じる。このため、溶鋼吐出孔２８の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して上向き５°以下とした。
In the steel continuous casting method of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the inclination angle of the central axis of the molten
When the inclination angle of the central axis of the molten
このように、長辺側銅板１１、１２及び短辺側銅板１３、１４に加わる熱負荷を低下することにより、ニッケル−亜鉛系の低融点合金を起点としてヒートクラックが発生しても、ヒートクラックの成長を抑制することができる。
なお、溶鋼吐出孔２８の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して下向きに設定することは、メニスカス位置に対応する部位の近傍での熱負荷の低減、溶融層２６及びモールドフラックス２５の溶鋼中への巻き込み防止の点から好ましいが、溶鋼吐出孔２８の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して下向き４５°を超えて設定すると、浸漬ノズル２４から吐出された溶鋼中に混入しているガスや介在物が鋳型１０の深部に達して凝固殻２７にトラップされるため好ましくない。このため、溶鋼吐出孔２８の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して下向き４５°以下の範囲に設定した。
Thus, even if a heat crack occurs starting from a nickel-zinc based low melting point alloy by reducing the thermal load applied to the long
Note that setting the inclination angle of the central axis of the molten
ここで、鋳型１０内の溶鋼には電磁撹拌装置のコイル部１８、１９から電磁力が付加されて水平面内で右まわりに旋回する溶鋼の旋回流が形成されているが、このとき、分割コイル２０、２３に流す電流値を分割コイル２１、２２に流す電流値より大きく設定しているので、注湯された溶鋼で長辺側銅板１１近傍に存在する溶鋼を長辺側銅板１１の一端側から他端側に向けて、また、長辺側銅板１２近傍に存在する溶鋼は長辺側銅板１２の他端側から一端側に向けて、それぞれ前半は大きな駆動力で、後半は小さな駆動力で移動させることができる。このため、鋳型１０内に均一な溶鋼の旋回流を形成することができる。
Here, the molten steel in the
しかしながら、長辺側銅板１１、１２に沿って移動する溶鋼の駆動力に変化を付けることにより、長辺側銅板１１では空間部１７を形成する面の一端側に、長辺側銅板１２では空間部１７を形成する面の他端側に溶鋼流が強く衝突する部位が発生する。そして、溶鋼流が強く衝突する部位の近傍では、溶鋼から各長辺側銅板１１、１２への熱伝達係数が上昇して、溶鋼から長辺側銅板１１、１２へ流入する熱量が増加し、長辺側銅板１１、１２に加わる熱負荷が増加する。
その結果、図５に示すように、長辺側銅板１１（１２）の一端側（他端側）で熱負荷が大きくなり、溶鋼のメニスカス位置に対応し溶融層２６から亜鉛が常時供給される部位においてはニッケル−亜鉛系の低融点合金の生成が促進されてヒートクラックの発生及び成長と、生成した低融点合金の溶鋼中への溶出に伴うメッキ層の肌荒れが複合された損傷の発生が顕著となる。
However, by changing the driving force of the molten steel moving along the long
As a result, as shown in FIG. 5, the thermal load increases on one end side (the other end side) of the long side copper plate 11 (12), and zinc is constantly supplied from the
ここで、電磁撹拌を行いながら鋳造速度を１ｍ／分及び１．３ｍ／分として連続鋳造を行った場合における長辺側銅板１１（溶鋼に接触する部分の幅が９００ｍｍ）に加わる熱負荷として、溶鋼から長辺側銅板１１のメニスカス位置に流入する熱流束を測定した。そして、例えば、長辺側銅板１１と短辺側銅板１３（溶鋼に接触する部分の幅が２５０ｍｍ）との当接部を起点（０）として、長辺側銅板１１の一端側から他端側に向かうメニスカス位置上での各部位における熱流束の値を図６に示す。なお、図６には、電磁撹拌を行わないで鋳造速度を１．３ｍ／分として連続鋳造を行った場合に溶鋼から長辺側銅板のメニスカス位置に流入する熱流束も示している。
Here, as a thermal load applied to the long side copper plate 11 (the width of the portion in contact with the molten steel is 900 mm) when continuous casting is performed at a casting speed of 1 m / min and 1.3 m / min while performing electromagnetic stirring, The heat flux flowing into the meniscus position of the long
図６に示すように、電磁撹拌を行わない場合、鋳型１０内の溶鋼に旋回流が形成されないため、溶鋼から長辺側銅板１１への熱伝達係数は長辺側銅板１１の幅方向に対して一定となる。このため、長辺側銅板１１の一端側から他端側に向かうメニスカス位置上での各部位における熱流束は一定（約２０５ｋｃａｌ／ｍ2 ／ｈｒ）となる。
一方、電磁撹拌を行いながら鋳造速度を１．３ｍ／分として連続鋳造を行った場合、鋳型１０内の溶鋼に旋回流が形成され、長辺側銅板１１の内側面の特定部位に旋回流が衝突するようになる。このため、特定部位においては溶鋼から長辺側銅板１１への熱伝達係数が増加し、溶鋼から長辺側銅板１１のメニスカス位置の特定部位に流入する熱流束は増加している。図６から推定される熱流束の最大値は約２４７ｋｃａｌ／ｍ2 ／ｈｒで、長辺側銅板１１のメニスカス位置上で短辺側銅板１３から約２７４ｍｍの位置となる。なお、短辺側銅板１３との当接部から約２７４ｍｍの位置は旋回流が強く衝突する長辺側銅板１１の内側面上の特定部位にほぼ一致する。また、長辺側銅板１１と短辺側銅板１３、１４との各当接部近傍では顕著な旋回流が形成されないため、熱流束は電磁撹拌を行わない場合の熱流束の値に近づく。
As shown in FIG. 6, when electromagnetic stirring is not performed, a swirl flow is not formed in the molten steel in the
On the other hand, when continuous casting is performed at a casting speed of 1.3 m / min while performing electromagnetic stirring, a swirl flow is formed in the molten steel in the
また、電磁撹拌を行いながら鋳造速度を１ｍ／分として連続鋳造を行った場合、鋳型１０内の溶鋼には鋳造速度が１．３ｍ／分の場合と同等の速さの溶鋼の旋回流が形成されるが、鋳造速度が遅いため鋳型１０内に注湯される単位時間当たりの溶鋼量が少なく、鋳型１０内に供給される単位時間当たりの総熱量も低下する。
このため、図６に示すように、長辺側銅板１１の内側面上の特定部位に旋回流が衝突して熱伝達係数が増加しても、溶鋼から長辺側銅板１１のメニスカス位置の特定部位に流入する熱流束は大きく増加しない。従って、溶鋼から長辺側銅板に流入する熱流束が大きくなるような鋳造条件の場合では、鋳造速度を遅くすることで、長辺側銅板に流入する熱流束の増加を抑制できることが確認できた。
なお、鋳造速度を１ｍ／分とすることで、図６から推定される熱流束の最大値は約２２３ｋｃａｌ／ｍ2 ／ｈｒとなり、熱流束を鋳造速度を１．３ｍ／分の場合に比較して約１０％低減できた。また、熱流束が最大になる部位は、長辺側銅板１１のメニスカス位置上で短辺側銅板１３から約３１７ｍｍの位置となる。この部位は旋回流が強く衝突する長辺側銅板１１の内側面上の特定部位にほぼ一致する。
In addition, when continuous casting is performed at a casting speed of 1 m / min with electromagnetic stirring, a molten steel swirling flow is formed in the molten steel in the
For this reason, as shown in FIG. 6, even if a swirl flow collides with a specific part on the inner side surface of the long
By setting the casting speed to 1 m / min, the maximum value of the heat flux estimated from FIG. 6 is about 223 kcal / m 2 / hr, and the heat flux is compared with the case where the casting speed is 1.3 m / min. About 10%. Further, the portion where the heat flux is maximized is a position of about 317 mm from the short
以上のことから、電磁撹拌により長辺側銅板１１、１２に加わる熱負荷が増大するような場合では、鋳造速度を調整することにより鋳型１０内に供給される溶鋼量を調整し、鋳型１０内に供給される総熱量を制限することで、長辺側銅板１１、１２に加わる熱負荷が上昇するのを防止する。その結果、ニッケル−亜鉛系の低融点合金を起点としてヒートクラックが発生しても、ヒートクラックの成長を抑制することができる。
ここで、鋳造速度は０．６ｍ／分以上で２．５ｍ／分以下、好ましくは０．６ｍ／分以上で２．１ｍ／分以下にするのがよい。鋳造速度が０．６ｍ／分未満では長辺側銅板に加わる熱負荷が低下する点では好ましいが、生産性が大きく低下するので好ましくない。また、鋳造速度が２．５ｍ／分を超えると、長辺側銅板に加わる熱負荷が大きく増加するので好ましくない。
From the above, in the case where the thermal load applied to the long
Here, the casting speed is 0.6 m / min or more and 2.5 m / min or less, preferably 0.6 m / min or more and 2.1 m / min or less. If the casting speed is less than 0.6 m / min, it is preferable in that the thermal load applied to the long side copper plate is reduced, but it is not preferable because the productivity is greatly reduced. On the other hand, when the casting speed exceeds 2.5 m / min, the heat load applied to the long side copper plate is greatly increased, which is not preferable.
更に、所定数のキャスト毎、例えば、取鍋からタンディッシュに溶鋼が供給される毎に、磁撹拌装置のコイル部１８、１９に流す電流の方向を逆にすると共に、分割コイル２１、２２に流す電流値を分割コイル２０、２３に流す電流値より大きく設定する。これによって、図４（Ｂ）に示すように、鋳型１０内の水平面内で左まわりの溶鋼の旋回流を形成できる。
このとき、分割コイル２１、２２に流す電流値を分割コイル２０、２３に流す電流値より大きく設定しているので、長辺側銅板１１では他端側から一端側に向けて、長辺側銅板１２は一端側から他端側に向けて、前半は大きな駆動力で溶鋼を移動させ後半は小さな駆動力で溶鋼を移動させることができる。このため、鋳型１０内に左まわりの均一な溶鋼の旋回流を形成することができる。このとき、長辺側銅板１１では他端側に、長辺側銅板１２では一端側に溶鋼流を強く衝突するようにすることができる。その結果、右まわり及び左まわりの各旋回流を形成した際に、熱負荷の高い部位の発生する位置を変えることができ、長辺側銅板１１、１２内の特定部位に熱負荷が集中するのを防止できる。このため、ヒートクラックの発生を抑制できると共に、ヒートクラックが発生しても、ヒートクラックの成長を抑制することができる。
Furthermore, every time a predetermined number of casts, for example, every time molten steel is supplied from the ladle to the tundish, the direction of the current flowing through the
At this time, since the current value flowing through the split coils 21 and 22 is set larger than the current value flowing through the split coils 20 and 23, the long
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここで、図７はモールドフラックス中の亜鉛含有量と長辺側銅板の寿命指数及び鋳片表面疵発生指数との関係を示す説明図、図８はモールドフラックス中の亜鉛含有量及び鋳造条件と長辺側銅板の寿命指数との関係を示す説明図、図９はモールドフラックス中の亜鉛含有量及び鋳造条件と鋳片表面疵発生指数との関係を示す説明図、図１０はチャージ数で示した鋳型の使用回数と鋳型内面に発生した損傷程度の関係を示す説明図である。
Next, examples carried out for confirming the effects of the present invention will be described.
Here, FIG. 7 is an explanatory view showing the relationship between the zinc content in the mold flux, the life index of the long side copper plate, and the slab surface flaw occurrence index, and FIG. 8 shows the zinc content in the mold flux and the casting conditions. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the life index of the long side copper plate, FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the zinc content in the mold flux and casting conditions, and the slab surface flaw occurrence index, and FIG. 10 is the number of charges. It is explanatory drawing which shows the relationship between the frequency | count of the usage of the mold used, and the extent of the damage which generate | occur | produced on the mold inner surface.
［試験例１］
浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の傾斜角度を水平方向に対して下向き１５°に設定して鋳型に溶鋼を供給し、電磁撹拌を行いながら鋳造速度１．２ｍ／分の鋳造条件下で、亜鉛の含有量が５０〜３００ｐｐｍのモールドフラックスを使用して連続鋳造を行ない、長辺側銅板の寿命及び得られた鋳片の表面疵発生割合を調査した。その結果を図７に示す。なお、図７では、長辺側銅板の寿命及び得られた鋳片の表面疵発生割合を、亜鉛の含有量が２５０ｐｐｍのモールドフラックスを使用した際に得られた長辺側銅板の寿命及び表面疵発生割合を基準にした指数で表示している。
[Test Example 1]
Incorporation of zinc under casting conditions of 1.2 m / min while supplying molten steel to the mold with the tilt angle of the molten steel discharge hole of the immersion nozzle set to 15 ° downward with respect to the horizontal direction and electromagnetic stirring Continuous casting was performed using a mold flux having an amount of 50 to 300 ppm, and the life of the long side copper plate and the surface flaw generation rate of the obtained slab were investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 7, the life of the long side copper plate and the surface flaw occurrence ratio of the obtained slab are shown as the life and surface of the long side copper plate obtained when using a mold flux with a zinc content of 250 ppm. It is displayed as an index based on the percentage of wrinkles.
図７に示すように、モールドフラックスの亜鉛含有量を２００ｐｐｍ以下にすることで、ニッケル−亜鉛系の低融点合金の生成量が少なくなり、低融点合金を起点とするヒートクラックの発生が抑制されて、長辺側銅板の寿命が大幅に延長されることが確認できた。また、低融点合金の生成量が少なくなるため、低融点合金の溶鋼中への溶出量が低下しメッキ層の肌荒れが少なくなる。その結果、ヒートクラックの発生とメッキ層の肌荒れを有する損傷が軽微となり、鋳片の表面における疵発生割合も大幅に低下し鋳片の表面品質向上が確認できた。 As shown in FIG. 7, when the zinc content of the mold flux is 200 ppm or less, the amount of nickel-zinc based low melting point alloy is reduced, and the occurrence of heat cracks starting from the low melting point alloy is suppressed. As a result, it was confirmed that the life of the long side copper plate was greatly extended. Moreover, since the production amount of the low melting point alloy is reduced, the elution amount of the low melting point alloy into the molten steel is reduced, and the roughness of the plating layer is reduced. As a result, the occurrence of heat cracks and damage with rough skin of the plating layer became minor, the rate of occurrence of flaws on the surface of the slab was significantly reduced, and it was confirmed that the surface quality of the slab was improved.
［試験例２］
亜鉛の含有量が５０〜２５０ｐｐｍのモールドフラックスを使用し、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の傾斜角度を水平方向に対して上向き５°から下向き４５°の範囲に設定して、電磁撹拌を行いながら鋳造速度０．８〜１．２ｍ／分の鋳造条件下で連続鋳造を行った。そのとき得られた長辺側銅板の寿命及び鋳片の表面疵発生割合と、モールドフラックス中の亜鉛含有量及び鋳造条件の関係を図８及び図９に示す。
なお、図８及び図９では、長辺側銅板の寿命及び得られた鋳片の表面疵発生割合を、亜鉛の含有量が２５０ｐｐｍのモールドフラックスを使用し、溶鋼吐出孔の傾斜角度を水平方向に対して下向き１５°、鋳造速度１．２ｍ／分の鋳造条件の際に得られた長辺側銅板の寿命及び表面疵発生割合を基準にした指数で表示している。
[Test Example 2]
Casting with electromagnetic stirring while using mold flux with zinc content of 50-250ppm and setting the tilt angle of molten steel discharge hole of immersion nozzle in the range of 5 ° upward to 45 ° downward with respect to the horizontal direction Continuous casting was performed under casting conditions at a speed of 0.8 to 1.2 m / min. FIG. 8 and FIG. 9 show the relationship between the life of the long side copper plate obtained at that time and the surface flaw generation ratio of the slab, the zinc content in the mold flux, and the casting conditions.
In FIGS. 8 and 9, the life of the long side copper plate and the surface flaw occurrence ratio of the obtained slab are measured using a mold flux having a zinc content of 250 ppm, and the inclination angle of the molten steel discharge hole is set in the horizontal direction. The index is based on the life of the copper plate on the long side obtained under casting conditions of 15 ° downward and casting speed of 1.2 m / min and the rate of occurrence of surface defects.
モールドフラックス中の亜鉛含有量が低減するのに加えて、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の傾斜角度が水平方向に対して下向きになる程、更に、鋳造速度が遅くなる程、長辺側銅板の寿命が大幅に延長され、鋳片の表面における疵発生割合も大幅に低下することが確認できた。
従って、溶鋼吐出孔の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して下向きに設定して溶鋼湯面の変動を抑制し長辺側銅板におけるメニスカス位置の近傍での熱負荷の低減を図ると共に、鋳造速度を調整することにより供給される溶鋼量を調整して鋳型内に供給される総熱量を制限することで長辺側銅板に加わる熱負荷の上昇を防止できることが判明した。
In addition to reducing the zinc content in the mold flux, the longer the copper angle of the molten steel discharge hole of the immersion nozzle is downward with respect to the horizontal direction, and the slower the casting speed is, the longer the copper plate life is. As a result, it was confirmed that the ratio of flaws on the surface of the slab was greatly reduced.
Therefore, the inclination angle of the central axis of the molten steel discharge hole is set downward with respect to the horizontal direction to suppress the fluctuation of the molten steel surface, thereby reducing the thermal load in the vicinity of the meniscus position on the long side copper plate and casting. It has been found that an increase in the heat load applied to the long side copper plate can be prevented by adjusting the amount of molten steel supplied by adjusting the speed and limiting the total amount of heat supplied into the mold.
［試験例３］
ニッケルとコバルトの複合メッキ層が形成されたモールド銅板を使用した鋳型を用いて、亜鉛の含有量が１５０ｐｐｍのモールドフラックスを使用し、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔の傾斜角度を水平方向に対して下向き１５°に設定して、電磁撹拌を行って右まわりの旋回流を形成しながら鋳造速度１．２ｍ／分の鋳造条件下で連続鋳造を繰り返し行った。そのとき、長辺側銅板において、溶鋼のメニスカス位置の近傍で、溶鋼の旋回流が強く衝突する部位に発生した損傷を、ヒートクラックの長さとメッキ層の肌荒れの窪み深さの総和で評価した。その結果を図１０において○印で示す。なお、図１０では、連続鋳造の回数を取鍋から溶鋼がタンディッシュに供給される回数（チャージ数）で示している。チャージ数の増加に伴って、ヒートクラックの長さと窪み深さの総和は増加し、５００チャージで３〜５ｍｍ、６５０チャージで４．６〜６ｍｍとなっている。
また、同一の鋳型、モールドフラックス、及び浸漬ノズルを使用し、電磁撹拌で形成する旋回流の方向を１チャージ毎に逆転しながら鋳造速度１．２ｍ／分の鋳造条件下で６００チャージ数の連続鋳造を繰り返し行って、ヒートクラックの長さ及び窪み深さの総和とチャージ数の関係を求めた。その結果を図１０において●印で示す。
[Test Example 3]
Using a mold using a mold copper plate with a composite plating layer of nickel and cobalt, using a mold flux with a zinc content of 150 ppm, the tilt angle of the molten steel discharge hole of the immersion nozzle is downward with respect to the horizontal direction. Continuous casting was repeatedly performed under casting conditions of 1.2 m / min while setting the angle to 15 ° and forming a clockwise swirling flow by electromagnetic stirring. At that time, in the long side copper plate, in the vicinity of the meniscus position of the molten steel, the damage that occurred at the site where the swirling flow of the molten steel collides strongly was evaluated by the sum of the length of the heat crack and the depth of the rough surface of the plating layer. . The result is indicated by a circle in FIG. In addition, in FIG. 10, the frequency | count of continuous casting is shown by the frequency | count (charge number) by which molten steel is supplied to a tundish from a ladle. As the number of charges increases, the sum of the length of heat cracks and the depth of the dent increases, and is 3 to 5 mm for 500 charges and 4.6 to 6 mm for 650 charges.
In addition, using the same mold, mold flux, and immersion nozzle, the number of continuous charges of 600 charges under a casting condition of 1.2 m / min is performed while reversing the direction of the swirl flow formed by electromagnetic stirring for each charge. The casting was repeated, and the relationship between the total number of heat cracks and the depth of the depression and the number of charges was determined. The result is indicated by the mark ● in FIG.
図１０に示すように、電磁撹拌で形成する旋回流の方向を１チャージ毎に逆転した場合、ヒートクラックの長さと窪み深さの総和は、６００チャージで平均１．７ｍｍであるのに対して、電磁撹拌で形成する旋回流の方向を変えない場合、６００チャージで４．５ｍｍ程度と推定され、電磁撹拌で形成する旋回流の方向を逆転することで、長辺側銅板に発生する損傷を小さくすることが確認できた。
従って、旋回流が長辺側銅板に衝突する位置を変えることで、長辺側銅板の特定部位に熱負荷が集中するのを防止でき、ヒートクラック及び肌荒れの成長を抑制できることが判明した。なお、鋳造速度を０．６ｍ／分及び２．１ｍ／分にした場合についても鋳造を行ったが、前記と同様の傾向が得られた。
As shown in FIG. 10, when the direction of the swirl flow formed by electromagnetic stirring is reversed for each charge, the total length of heat cracks and the depth of the depression is 1.7 mm on average for 600 charges. When the direction of the swirl flow formed by electromagnetic stirring is not changed, it is estimated that the charge is about 4.5 mm at 600 charges. By reversing the direction of the swirl flow formed by electromagnetic stirring, the long side copper plate is damaged. It was confirmed to make it smaller.
Therefore, it has been found that by changing the position where the swirling flow collides with the long side copper plate, it is possible to prevent the heat load from being concentrated on a specific part of the long side copper plate and to suppress the growth of heat cracks and rough skin. In addition, although it cast also about the case where casting speed was 0.6 m / min and 2.1 m / min, the same tendency as the above was acquired.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の鋼の連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、本実施の形態では鋳型の内側にニッケルを主体とするメッキ層が形成されたモールド銅板を有する鋳型について説明したが、鋳型の内側にコバルトを主体とするメッキ層、あるいはニッケルとコバルトの複合メッキ層が形成されたモールド銅板を有する鋳型を使用することもできる。
また、本実施の形態では電磁力により鋳型内の溶鋼を撹拌する場合について説明したが、鋳型内の溶鋼を電磁撹拌しない場合についても発生するヒートクラックや肌荒れを抑制することができ、モールド銅板の寿命向上及び鋳片表面における疵発生頻度の低下を図ることができる。
更に、電磁撹拌で鋳型内に形成する旋回流の方向を１チャージの溶鋼量のキャストが終了する毎に逆転させたが、２チャージ以上の溶鋼量のキャストが終了する毎に鋳型内の旋回流の方向を逆転させるようにしてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, The change in the range which does not change the summary of invention is possible, Each above-mentioned embodiment is possible. The case where the method for continuous casting of steel of the present invention is configured by combining some or all of the forms and modifications is also included in the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, a mold having a mold copper plate in which a plating layer mainly composed of nickel is formed inside the mold has been described. However, a plating layer mainly composed of cobalt or a composite of nickel and cobalt is disposed inside the mold. A mold having a molded copper plate on which a plated layer is formed can also be used.
In the present embodiment, the case where the molten steel in the mold is agitated by electromagnetic force has been described, but heat cracks and rough skin that occur even when the molten steel in the mold is not electromagnetically agitated can be suppressed. It is possible to improve the life and reduce the frequency of occurrence of flaws on the surface of the slab.
Further, the direction of the swirling flow formed in the mold by electromagnetic stirring was reversed every time the casting of the molten steel amount of one charge was completed, but the swirling flow in the mold was finished every time the casting of the molten steel amount of two charges or more was completed. The direction may be reversed.
１０：鋳型、１１、１２：長辺側銅板、１３、１４：短辺側銅板、１６：メッキ層、１７：空間部、１８、１９：コイル部、２０、２１、２２、２３：分割コイル、２４：浸漬ノズル、２５：モールドフラックス、２６：溶融層、２７：凝固殻、２８：溶鋼吐出孔 10: mold, 11, 12: long side copper plate, 13, 14: short side copper plate, 16: plating layer, 17: space portion, 18, 19: coil portion, 20, 21, 22, 23: split coil 24: immersion nozzle, 25: mold flux, 26: molten layer, 27: solidified shell, 28: molten steel discharge hole
Claims (3)
前記モールドフラックスに含有される亜鉛量を２００ｐｐｍ以下にし、前記浸漬ノズルに形成された溶鋼吐出孔の中心軸の傾斜角度を水平方向に対して上向き５°以下で下向き４５°以下の範囲に設定すると共に、前記モールド銅板に加わる熱負荷に応じて鋳造速度を調整することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 Molten steel is sequentially poured through a dipping nozzle into a mold having a mold copper plate on which an inner plating layer mainly composed of one or both of nickel and cobalt is formed, and a molten metal surface of the molten steel in the mold. In a continuous casting method in which molten steel is solidified in the mold while always covering with mold flux,
The amount of zinc contained in the mold flux is set to 200 ppm or less, and the inclination angle of the central axis of the molten steel discharge hole formed in the immersion nozzle is set to a range of 5 ° or less upward and 45 ° or less downward with respect to the horizontal direction. In addition, a continuous casting method of steel, wherein a casting speed is adjusted according to a thermal load applied to the molded copper plate.
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