JP2019532822A - 鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法に関するものであり、モールドに据え置き可能な支持棒と、上下部が開放された中空状の隔壁部材及びモールドの内部空間を画成可能なように隔壁部材を支持棒に連結する固定部材を備える構造物を用いて、鋳片の表面に合金元素を含有する濃化層を効率よく形成することにより、鋳片の欠陥を抑えることができる。【選択図】図６

Description

本発明は、鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法に係り、より詳しくは、鋳片の欠陥を抑えることのできる鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法に関する。

一般に、鋳片は、モールドに収められた溶鋼が冷却帯を経て冷却されながら製造される。例えば、連続鋳造工程は、一定の内部形状を有するモールドに溶鋼を注入し、モールド内において半凝固された鋳片を連続してモールドの下側に引き抜いてスラブ、ブルーム、ビレット、ビームブランクなどの様々な形状の半製品を製造する工程である。

このような鋳造工程において、鋳片は、モールド内において１次的に冷却され、モールドを通過した後、鋳片に水が吹き付けられて２次的に冷却される過程を経て凝固が行われる。これらのうち、モールド内において起こる１次冷却は、モールド内の溶鋼の流動と、モールドフラックスの溶融挙動及びモールドと鋳片との間への均一な浸透能力によって多大な影響を受ける。

一方、鋳造工程により製造された鋳片には、各種多様な原因によって欠陥が生じるが、このような欠陥は、モールド内における溶鋼の流動や鋳造中のロールによる荷重、引き抜きによる荷重などによって生じることがある。特に、溶鋼の流動によって生じる欠陥は、介在物とスラグ（鉱滓）が混入された形態がほとんどである。しかしながら、鋳造中のロールによる荷重、引き抜きによる荷重に起因して生じる欠陥は、主として鋳片の表面にひび割れ（クラック）として生じ、鋳片の表面に形成されるひび割れは、モールド内において溶鋼が１次的に冷却される過程において生じることがある。

最近、海洋構造用の鋼は、溶接性及び低温靭性の確保を目指して、銅（Ｃｕ）を添加している。ところが、銅は、約１５００℃の高温において鋳片を鋳造する過程で鋳片の表面部に溶出された後、鋼の結晶粒界に浸透してひび割れを引き起こす。また、鋼中の銅によってひび割れ敏感度は急増し、その主たる要因は、鋳造中または圧延のための加熱中に生じる選択的な酸化による銅の濃化である。銅は、酸化精錬に際しても酸素親和度が非常に低いため取り除き難く、製品に持続的に濃縮される。したがって、製鋼工程において銅を含有する屑鉄をスクラップとして用いる場合、前述したような現象が繰り返し生じてしまう。このため、銅が鋳片の表面に溶出される現象を抑えるために、鋼に含有されている銅の含量に対して、約１．５〜２倍のニッケル（Ｎｉ）を添加することにより、鋳片内の銅の溶解度を増やす方法が用いられている。ところが、ニッケルは非常に高価であるため、生産コストを高騰させる主たる要因となっており、ニッケルの使用量を減量させながらも、鋳片の表面欠陥を抑えることのできる方案が求められている。

韓国公開特許公報第２０１２−００５３７４２号 韓国登録特許公告第１３４９９１８号 韓国登録特許公告第１３７１９５９号

本発明は、鋳片に形成される欠陥を抑制もしくは防止して、工程の効率及び生産性を向上させることのできる鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法を提供する。

本発明は、原料の使用量を低減して生産コストを節減することのできる鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法を提供する。

本発明の実施形態に係る鋳造用の構造物は、鋳造の際にモールドに設置される鋳造用の構造物であって、前記モールドに据え置き可能な支持棒と、上下部が開放された中空状の隔壁部材と、前記モールドの内部空間を画成可能なように前記隔壁部材を前記支持棒に連結する固定部材と、を備えていてもよい。

前記隔壁部材は、一方の側が開放された逆「コ」字状に形成される第１の隔壁部材及び第２の隔壁部材を備え、前記第１の隔壁部材と前記第２の隔壁部材は、それぞれの一方の側が前記モールドの幅方向に少なくとも一部が重なり合って内部に空間を形成するように配置されてもよい。

前記固定部材は、前記モールドの幅方向と並ぶように配置され、前記隔壁部材は、前記モールドの幅方向に移動可能なように前記固定部材に連結されてもよい。

前記隔壁部材は、一方の側が開放された逆「コ」字状に形成される第１の隔壁部材及び第２の隔壁部材を備え、前記第１の隔壁部材と前記第２の隔壁部材は、それぞれの一方の側が前記モールドの長手方向に少なくとも一部が重なり合って内部に空間を形成するように配置されてもよい。

前記固定部材は、前記モールドの長手方向と並ぶように配置され、前記隔壁部材は、前記モールドの長手方向に移動可能なように前記固定部材に連結されてもよい。

前記支持棒は、前記モールドの上部に載置されるように一方向に延び、上下方向に移動可能なように配備されてもよい。

前記支持棒と前記固定部材は、非磁性体を備えていてもよい。

前記隔壁部材の見かけの気孔率は、１０〜２０％であり、前記隔壁部材の曲げ強度は、１００〜２００ｋｇ／ｃｍ^２であってもよい。

前記隔壁部材は、全体の１００質量％に対して、ＳｉＯ_２ ２〜６質量％、ＺｒＯ_２ ６０〜８２質量％、カーボン１５〜３０質量％及び酸化防止剤１〜４質量％を含んでいてもよい。

前記酸化防止剤は、Ｓｉ、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれか一種を含んでいてもよい。

前記隔壁部材は、全体の１００質量％に対して、９９重量％以上のＡｌＮと、１重量％未満の不可避な不純物と、を含んでいてもよい。

本発明の実施形態に係る鋳造方法は、鋳造方法であって、上部及び下部が開放された中空状の隔壁部材を備える構造物を設ける過程と、モールドの上部に前記隔壁部材が前記モールドの内部空間を画成するように前記構造物を設置する過程と、前記モールドの内壁から離れるように、前記モールドの幅方向または長手方向に前記隔壁部材の長さを調節する過程と、モールドに溶鋼を注入する過程と、前記溶鋼の上部にモールドフラックスを供給する過程と、前記溶鋼を凝固させて鋳片を鋳造する過程と、を含み、前記構造物を設置する過程において、前記モールドの内部空間を、前記隔壁部材の内部に形成される第１の領域と、前記隔壁部材と前記モールドの内壁との間に形成される第２の領域と、に画成してもよい。

前記構造物を設置する過程においては、前記隔壁部材の少なくとも一部は前記溶鋼に接触され、前記隔壁部材の少なくとも一部は前記モールドフラックスに接触されるように設置してもよい。

前記構造物を設置する過程は、前記モールドに溶鋼を注入する浸漬ノズルの両側に前記隔壁部材を配設する過程を含んでいてもよい。

前記構造物を設置する過程において、前記モールドの内壁と前記隔壁部材との距離が２０〜１００ｍｍを保つようにしてもよい。

前記構造物を設置する過程において、前記隔壁部材が前記溶鋼の湯面から２０〜２００ｍｍの範囲に浸漬されるように配設してもよい。

前記モールドフラックスを注入する過程は、前記第１の領域と前記第２の領域に異種のモールドフラックスを注入する過程を含んでいてもよい。

前記第２の領域に注入されるモールドフラックスは、ニッケル酸化物を含んでいてもよい。

前記鋳片を鋳造する過程において、前記第２の領域にモールドフラックスを注入し続ける過程を含んでいてもよい。

本発明の実施形態に係る鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法は、鋳片の表面に合金元素を含む濃化層を容易に形成することができる。すなわち、鋳造の際に構造物を用いてモールドの内部空間を画成し、画成された空間に異成分を有するモールドフラックスを供給することができる。このとき、モールドの内壁と構造物との間に合金元素を含むモールドフラックスを選択的に注入して、鋳片の表面に合金元素を含む濃化層を選択的に形成することができる。モールドフラックス内の合金元素が溶鋼によって希釈されることを抑えて、ほとんどの合金元素が濃化層を形成するのに寄与するようができ、これにより、鋳片の表面に目標とする濃度を有する濃化層を形成することができる。

また、鋳片の表面欠陥を抑えるために用いられる合金元素の使用量を低減することができて、生産コストが高騰することを抑えることができる。

鋳造設備を概略的に示す図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物をモールドに適用した状態を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物をモールドに適用した状態を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物をモールドに適用した状態を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物の使用状態を示す図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物の使用状態を示す図である。 本発明の実施例に係る鋳造用の構造物の使用状態を示す図である。 本発明の実施例に係る構造物の使用有無に伴う鋳片の表面の濃化層の深さを比較して示すグラフである。 本発明の実施例に係る構造物の使用有無に伴う鋳片の表層部におけるＮｉの残留率を比較して示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施例に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施例は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

図１は、鋳造設備を概略的に示す図であり、図２は、本発明の実施例に係る鋳造用の構造物をモールドに適用した状態を概略的に示す斜視図であり、図３及び図４は、本発明の実施例に係る鋳造用の構造物をモールドに適用した状態を概略的に示す断面図であり、図５は、本発明の実施例に係る鋳造用の構造物の構造を示す図であり、図６から図８は、本発明の実施例に係る鋳造用の構造物の使用状態を示す図である。

図１に示す通り、鋳造設備は、製鋼工程において精錬された溶鋼が入れられる取鍋（ラドル）１０と、取鍋１０に連結される注入ノズル、例えば、シュラウドノズル（図示せず）を介して溶鋼を供給されてこれを一時的に貯留し、モールド３０に供給するタンディッシュ２０と、タンディッシュ２０に連結される浸漬ノズル２２を介して溶鋼を受け取って一定の形状に凝固層を形成するモールド３０と、モールド３０の下部に配備されてモールド３０から引き抜かれた未凝固の鋳片１を冷却させながら一連の成形作業を行うように複数のセグメントが連続して配列される冷却ライン４０と、を備えていてもよい。

このような鋳造設備を用いた鋳造工程は、タンディッシュ２０に収められた溶鋼Ｍが浸漬ノズル２２によってモールド３０に注入されれば、モールド３０に注入された溶鋼の上部にはモールドフラックスが供給可能である。モールドフラックスは、固相、例えば、パウダーの状態で溶鋼の上部に供給されてもよく、固相のモールドフラックスを溶解させた液状の溶融モールドフラックスとして供給されてもよい。

鋳造が行われる間に、モールドフラックスは、モールド３０に与えられる振動によってモールド３０の内壁と溶鋼との間に流れ込んで潤滑作用をして、モールド３０において凝固された溶鋼、すなわち、凝固シェルがモールド３０の下部に引き抜かれ得る。このとき、モールドフラックスは、潤滑作用とともに、溶鋼中の介在物の吸収・除去、溶鋼の保温及び伝熱速度の制御などの機能を行うことができる。

また、モールドフラックスは、鋳片の表面にコーティング層を形成することができる。例えば、多量の銅を含有する鋼を用いて鋳片を鋳造する場合、銅成分が鋳片の表面に溶出して酸化されることにより、鋳片の表面にひび割れを引き起こす虞がある。このため、鋳片の表面に含ニッケル濃化層、すなわち、コーティング層を形成することにより、鋳片の表面にひび割れが生じることを防ぐことができる。このように、鋳片の表面に含ニッケル濃化層を形成するために、ニッケル酸化物を含有するモールドフラックスを溶鋼の上部に注入するが、モールドフラックスは、鋳造中に溶鋼に含有される介在物と反応することにより、その成分が変化したり、濃度が増加したりして、所望の濃度を有する濃化層を形成し難いという不具合がある。

したがって、本発明においては、鋳造用の構造物を用いて、モールドの内部空間を画成し、画成された空間ごとに異成分を有するモールドフラックスを選択的に供給することにより、モールドフラックスの成分や濃度の変化を極力抑え、鋳片の表面に所望の濃度を有する濃化層を形成することができる。

図２に示す通り、本発明の実施例に係る鋳造用の構造物は、モールド３０に据え置き可能な支持棒１０２と、上下部が開放された中空状の隔壁部材１１０及びモールド３０の内部空間を画成可能なように隔壁部材１１０を連結する固定部材１２０を備えていてもよい。このとき、構造物は、図３及び図４に示すように、浸漬ノズル２２の両側に対称的に配備されてもよく、モールド３０の内部空間を、隔壁部材１１０の内部に形成される第１の領域Ａと、隔壁部材１１０とモールド３０の内壁との間に形成される第２の領域Ｂと、に画成することができる。参考までに、以下で言及するモールド３０の長手方向は、鋳片の幅方向に対応する方向を意味し、モールド３０の幅方向は、鋳片の厚手方向に対応する方向を意味する。なお、モールド３０の長手方向は、鋳片が引き抜かれる方向を意味する。

支持棒１０２は、モールド３０の上部に載置されるように、一方向に延びるバー（ｂａｒ）状に形成されてもよい。支持棒１０２は、浸漬ノズル２２の一方の側に配備されてもよく、モールド３０の幅方向に沿ってモールド３０の上部に載置されてもよい。支持棒１０２は、溶鋼レベル測定センサーのうち、磁場を用いて溶鋼レベルを測定するＥＣＬＭ（Ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌ ｍｅｔｅｒ）に影響を及ぼさないように非磁性体により形成されることが好ましい。このとき、非磁性体は、チタンを含んでいてもよい。

また、支持棒１０２は、上下方向に移動可能なように配備されてもよい。支持棒１０２は、モールド３０の上部に載置されるように配設されてもよい。このため、支持棒１０２には、モールド３０が接触する個所に支持棒１０２を上下方向に移動させられるように昇降部材１０４が配備されてもよい。昇降部材１０４として、支持棒１０２を貫通しながら回転可能なように配備されるボルトが用いられてもよい。このとき、ボルトの下部は、モールド３０の上部に接触可能なように配備されてもよい。あるいは、図６に示すように、ボルトの下部がモールド３０に嵌合して螺合されてもよい。この場合、ボルトとモールド３０との螺合の度合いに応じて、支持棒１０２を上部または下部に移動させることができる。このように、昇降部材１０４を用いて、支持棒１０２を上下方向に移動させることにより、モールド３０の上部において支持棒１０２の水平を調節することができる。なお、支持棒１０２は、支持棒１０２と連結される駆動機（図示せず）やギアボックス（図示せず）などによって上下方向に移動自在に配備されてもよいことはいうまでもない。

隔壁部材１１０は、面積を有するプレート状に形成され、一方の側が開放された略逆「コ」字状に形成される第１の隔壁部材１１０ａと、一方の側が開放された略逆「コ」字状に形成される第２の隔壁部材１１０ｂと、を備えていてもよい。第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂは、開放された一方の側が相対向するように配置され、その一方の側の少なくとも一部が重なり合うように配置されてもよい。このため、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂは、上部及び下部が開放された中空状に形成可能である。

隔壁部材１１０は、モールド３０内において高温の溶鋼及びモールドフラックスに耐えることができ、これらと反応を起こさない材質により形成されてもよい。隔壁部材１１０は、全体の１００質量％に対して、ＳｉＯ_２ ２〜６質量％、ＺｒＯ_２ ６０〜８２質量％、カーボン１５〜３０質量％及び酸化防止剤１〜４質量％を含む材質により形成されてもよい。隔壁部材１１０に含有されているＳｉＯ_２の含量が２質量％未満である場合、鋳造の初期の熱衝撃によってひび割れが生じる虞があり、６質量％を超える場合は、モールドフラックスによる浸蝕が激しく生じる虞がある。なお、隔壁部材１１０に含有されるＺｒＯ_２の含量が６０質量％未満である場合、モールドフラックスによる浸蝕が生じる虞があり、８２質量％を超える場合は、熱衝撃によって破損される虞がある。隔膜が、且つ、隔壁部材１１０に含有されるカーボンの含量が１５質量％未満である場合、熱衝撃によってひび割れが生じる虞があり、３０質量％を超える場合は、溶鋼中へのカーボンのピックアップが生じて溶鋼の品質を低下させる虞がある。性質に悪影響を与える虞がある。なお、酸化防止剤は、カーボンの酸化を防ぐために添加されるものであり、Ａｌ、Ｓｉ及びＴｉの少なくともいずれか一種が使用可能である。

あるいは、隔壁部材１１０は、ＡｌＮを含む材質により形成されてもよい。このとき、全体の１００質量％に対して、９９重量％以上のＡｌＮを含んでいてもよく、１重量％未満の不可避な不純物が含まれてもよい。隔壁部材１１０としてＡｌＮを用いる場合、酸化の虞がほとんどないため、酸化防止剤は含まれない。

さらに、隔壁部材１１０は、約１０〜２０％の見かけの気孔率と、１００〜２００ｋｇ／ｃｍ^２の曲げ強度を有するように製造されてもよい。隔壁部材１１０の見かけの気孔率が提示された範囲よりも低い場合は、熱衝撃抵抗性が格段と低下して溶鋼の受鋼中にひび割れが生じて破損される虞があり、提示された範囲よりも高い場合は、隔壁部材１１０の機械的な物性が低下して溶鋼流動によるダメージが生じる虞がある。なお、隔壁部材１１０の曲げ強度が提示された範囲よりも弱い場合は、溶鋼の流動によってダメージが生じる虞があり、提示された範囲よりも強い場合は、熱衝撃によるダメージが生じる虞がある。

固定部材１２０は、隔壁部材１１０を支持棒１０２に連結してもよい。このとき、固定部材１２０は、隔壁部材１１０をモールド３０の幅方向または長手方向に移動可能なように連結してもよい。固定部材１２０には、第１の隔壁部材１１０ａの一方の側の上部が嵌合可能なように第１のガイド溝１２２が形成されてもよい。このとき、第１の隔壁部材１１０ａが固定部材１２０から抜脱されることを防ぐために、第１の隔壁部材１１０ａの一方の側の上部にはフランジ（鍔）１１２が形成されてもよい。なお、第１の隔壁部材１１０ａは、フランジ１１２を第１のガイド溝１２２に嵌合させることにより、摺動方式により移動可能なように固定部材１２０に連結可能である。

さらにまた、第２の隔壁部材１１０ｂは、第１の隔壁部材１１０ａと接触する一方の側の側面に突起１１４が形成されてもよい。なお、第１の隔壁部材１１０ａには、突起１１４が嵌合するように第２のガイド溝１１６が形成されてもよい。このような構成を通して、第２の隔壁部材１１０ｂの突起１１４が第１の隔壁部材１１０ａの第２のガイド溝１１６に嵌合することにより、摺動方式により移動可能なように連結可能である。

固定部材１２０は、支持棒１０２と同様に、溶鋼レベル測定センサーのうち、磁場を用いて溶鋼のレベルを測定するＥＣＬＭに影響を及ぼさないように非磁性体により形成されることが好ましい。このとき、非磁性体は、チタンを含んでいてもよい。

一方、隔壁部材１１０は、モールド３０の長手方向または幅方向に長さを調節可能なように形成されてもよい。

図７に示す通り、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂは、モールド３０の長手方向に長尺の長方形に形成されてもよい。このため、第１の隔壁部材１１０ａの一方の側と第２の隔壁部材１１０ｂの一方の側とが重なり合うように配置し、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂのうちの少なくともどちらか一方をモールド３０の長手方向に移動させることができる。これは、鋳造される鋳片の幅に対応して鋳造用の構造物を設置するためであり、鋳片の幅が狭い場合、例えば、９００ｍｍである場合は、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂとが重なり合う度合いを増やしてもよく、鋳片の幅が広めである場合、例えば、１５００ｍｍである場合は、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂとが重なり合う度合いを減らしてもよい。

また、図８に示す通り、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂは、モールド３０の幅方向に重なり合うように配備されてもよい。これは、鋳造される鋳片の厚さの変化に対応するためであり、第１の隔壁部材１１０ａと第２の隔壁部材１１０ｂのうちの少なくともどちらか一方をモールド３０の幅方向、すなわち、鋳片の厚手方向に移動させて、モールド３０の幅方向に隔壁部材１１０の長さを増減することができる。

このような構成を通じて、鋳片の幅や厚さの変化に素早く対応して構造物を設置することができる。

以下では、本発明の実施例に係る鋳造方法について説明する。

本発明の実施例に係る鋳造方法は、上部及び下部が開放された中空状の隔壁部材１１０を備える構造物１００を設ける過程と、モールド３０の上部に隔壁部材１１０がモールド３０の内部空間を画成するように構造物１００を設置する過程と、モールド３０の内壁から離れるように、モールド３０の幅方向または長手方向に隔壁部材１１０の長さを調節する過程と、モールド３０に溶鋼を注入する過程と、溶鋼の上部にモールドフラックスを供給する過程及び溶鋼を凝固させて鋳片を鋳造する過程を含んでいてもよい。このとき、構造物１００を設置する過程において、モールドの内部空間を、隔壁部材の内部に形成される第１の領域Ａと、隔壁部材１１０とモールド３０の内壁との間に形成される第２の領域Ｂと、に画成してもよい。第１の領域Ａと第２の領域Ｂは完全に分離されて、第１の領域Ａに注入されるモールドフラックスと、第２の領域Ｂに注入されるモールドフラックスと、が混合されることを防ぐことができる。

まず、モールド３０の上部にモールド３０の内部空間を画成するように構造物１００を設置する。このとき、構造物１００の水平が合わない場合、図６に示すように、昇降部材１０４を用いて、支持棒１０２を上昇または下降させて水平を調節してもよい。構造物１００は、浸漬ノズル２２を両側にそれぞれ配置してもよく、次いで、モールド３０の内部に注入される溶鋼とモールドフラックスによって隔壁部材１１０の少なくとも一部は溶鋼に接触され、隔壁部材１１０の少なくとも一部は、前記モールドフラックスに接触されるように設置してもよい。

隔壁部材１１０は、モールド３０の内壁から離れるように配設されてもよく、このとき、隔壁部材１１０とモールド３０との離間距離を約２０〜１００ｍｍに保つように配設されてもよい。より好ましくは、隔壁部材１１０は、隔壁部材１１０とモールド３０との離間距離を約５０〜７０ｍｍに保つように配設されてもよい。このとき、隔壁部材１１０とモールド３０との距離が提示された範囲よりも短い場合は、溶鋼の熱によってモールドフラックスを十分に溶融することができず、モールド３０の内壁と溶鋼との間に注入されるモールドフラックスの量が格段に減量して潤滑作用が低下され、鋳片の表面に所望の濃化層を形成し難い。また、隔壁部材１１０とモールド３０との距離が提示された範囲よりも長い場合は、溶鋼流動によってモールドフラックスの変性、例えば、モールドフラックスに含有されるＮｉ成分の希釈効果が生じて、鋳片の表面に所望の濃化層を形成し難いという不具合がある。

また、隔壁部材１１０は、溶鋼の湯面から２０〜２００ｍｍの範囲に浸漬されるように配設されてもよい。好ましくは、隔壁部材１１０は、溶鋼の湯面から５０〜１５０ｍｍの範囲や、７０〜１２０ｍｍの範囲に浸漬されるように配設されてもよい。これは、隔壁部材１１０がモールド３０内の溶鋼のレベルの変動にも拘わらず、十分に浸漬状態を保って、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとにそれぞれ注入されるモールドフラックスの混合を防ぐことができるためである。しかしながら、隔壁部材１１０の浸漬深さが提示された範囲よりも深い場合は、浸漬ノズル２２から吐き出される溶鋼との干渉が生じる虞があり、隔壁部材１１０の外側への伝熱を妨げて初期に過度な凝固組織を形成する虞があるという不具合がある。

モールド３０に隔壁部材１１０が配設されれば、浸漬ノズル２２を介してモールド３０の内部に溶鋼とモールドフラックスを注入する。このとき、モールド３０の内部空間は、隔壁部材１１０によって画成されるいるため、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとにモールドフラックスをそれぞれ別々に注入しなければならない。隔壁部材１１０は、第１の領域Ａと第２の領域Ｂの上部を開放できるように配設されるので、それぞれの領域にモールドフラックスを容易に注入することができる。

隔壁部材１１０の外側、すなわち、第２の領域Ｂには、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）を含有するモールドフラックス、例えば、第１のモールドフラックスを投入してもよい。第１のモールドフラックスは、モールド３０内の初期凝固が始まる表層部のみのＮｉを十分に濃化させる機能、モールド３０と凝固シェルとの間の潤滑機能及びモールド３０と凝固シェルとの間の伝熱制御機能を有している。第１のモールドフラックスは、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｆ及びニッケル酸化物を含有する組成物を含んでいてもよい。このとき、ニッケル酸化物は、前記組成物の全重量に対して、５ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲で含有されてもよい。第１のモールドフラックスにおいて、ＭｇＯは、１．０〜１．５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３は、５〜７ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏは、３〜５ｗｔ％、Ｆは、５〜７ｗｔ％含まれてもよく、これらの他に、ＣａＯ及びＳｉＯ_２は、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が０．８〜１．４の比を有するように含まれてもよい。

さらに、隔壁部材１１０の内側、すなわち、第１の領域Ａは、溶鋼の凝固が進まない領域であって、溶鋼が大気と接触して酸化されることを防ぐための機能と、過冷が生じないように保温する機能と、溶鋼内の介在物が浮き上がるときに捕集する機能と、を有する第２のモールドフラックスが投入されてもよい。このとき、第１の領域Ａは、溶鋼の凝固が進まないため、第２のモールドフラックスは、潤滑と伝熱制御の機能を有する必要はない。第２のモールドフラックスは、鋳造の対象となる鋼種に応じて、高塩基性のモールドフラックスと、低塩基性のモールドフラックスと、に分類可能である。Ａｌ脱酸によって、溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３介在物が多く、鋼中に溶融Ａｌが存在する鋼種はモールドフラックス内のＳｉＯ_２の含量を最小化させて、溶鋼中の溶融Ａｌによる還元反応を抑えることができる。なお、高塩基度のＣａＯ／ＳｉＯ_２を保持して、浮き上がるＡｌ_２Ｏ_３介在物の吸収が容易に行われるように設計されてもよい。例えば、高塩基性のモールドフラックスは、ＣａＯが４０〜６０ｗｔ％であり、Ａｌ_２Ｏ_３が２０〜４０ｗｔ％であり、ＳｉＯ_２は１０ｗｔ％未満であり、その他に炭素などを含んでいてもよい。

さらにまた、Ｓｉ脱酸によって、溶鋼中のＳｉＯ_２介在物が多い鋼種は、鋼中の溶融Ａｌが極微量であるため、溶鋼の再酸化は心配しなくてもよい。また、Ａｌ_２Ｏ_３介在物の混入を極力抑えるために、Ａｌ_２Ｏ_３の含量が少ない低塩基性のモールドフラックスを用いてもよい。例えば、低塩基性のモールドフラックスは、ＣａＯが３０〜５０ｗｔ％であり、ＳｉＯ_２が４０〜６０ｗｔ％であり、Ａｌ_２Ｏ_３を１０ｗｔ％未満で含有してもよい。

第２のモールドフラックスの粒度は、十分な保温能を確保するために、１〜５ｍｍの直径を有する顆粒状を用いてもよい。

また、第１の領域Ａは、隔壁部材１１０によって取り囲まれるため、第１の領域Ａに注入された第２のモールドフラックスは、モールド３０と溶鋼との間への流れ込みが遮断されて、鋳造中にほとんど消耗されない。鋳造の初期に第１の領域Ａに第２のモールドフラックスを十分に投入すれば、鋳造中に第１の領域Ａに第２のモールドフラックスをさらに投入しなくてもよい。なお、第２の領域Ｂに投入された第１のモールドフラックスは、鋳造が行われながら消耗され続けるため、鋳造中に溶鋼１トン当たりに０．２〜１ｋｇの投入速度で投入し続けてもよい。

以下では、本発明の実施例に係る鋳造方法により鋳造された鋳片の性能を評価するための実験例について説明する。

図９は、本発明の実施例に係る構造物の使用有無に伴う鋳片の表面の濃化層の深さを比較して示すグラフであり、図１０は、本発明の実施例に係る構造物の使用有無に伴う鋳片の表層部におけるＮｉの残留率を比較して示すグラフである。

比較例
試験連鋳機において、構造物を用いることなく、Ａｌ脱酸鋼とＮｉＯを含有するモールドフラックスを用いて、試片を鋳造した。

実施例
試験連鋳機において、本発明の実施例に係る鋳造用の構造物をモールドに設置し、モールドに溶鋼とモールドフラックスを注入しながら試片を鋳造した。このとき、溶鋼としてはＡｌ脱酸鋼が用いられ、高塩基度のモールドフラックス（第２のモールドフラックス）と、ＮｉＯを含有するモールドフラックス（第１のモールドフラックス）と、を用いた。

そして、鋳造された試片から、濃化層の深さと、濃化層内のＮｉの残留率を分析した。

まず、試片の表面に形成される濃化層の深さを測定した結果は、次の通りである。

構造物を用いて鋳造された試片（実施例）の場合、図９に示すように、試片の表面から一定の深さに濃化層が形成されたことが判った。これに比べて、構造物を用いずに鋳造された試片（比較例）の場合は、試片の幅方向に中心部において濃化層が非常に深く形成され、周縁に進むにつれて濃化層の深さが浅くなるということが判る。

そして、試片の表面に形成される濃化層内のＮｉの残留率を分析した結果は、次の通りである。

濃化層内のＮｉの残留率（％）は、投入されたモールドフラックス（第１のモールドフラックス）内のＮｉの総量が鋳造された試片の表層部を分析したときのＮｉの含量の増加量に寄与した部分を比率として計算して導き出した。分析したところ、比較例の場合、モールドフラックスによって投入された合計のＮｉの約３５％のみが鋳片の表層部のＮｉの濃化に寄与し、実施例の場合、投入された合計のＮｉの約８０％が鋳片の表層部のＮｉの濃化に寄与した。このことから、構造物を用いてモールドの内部空間を画成し、画成された領域に異なるモールドフラックスを選択的に注入して鋳片を鋳造すれば、鋳片の表面に所望の形状の濃化層を形成することができるということを確認した。

以上、本発明の詳細な説明の欄においては、具体的な実施例について説明したが、本発明から逸脱しない範囲内において種々の変形が可能であるということはいうまでもない。よって、本発明の範囲は、説明された実施例に限って定められてはならず、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

本発明に係る鋳造用の構造物及びこれを用いた鋳造方法は、表面欠陥の発生を抑えて、品質に優れた鋳片を製造するのに適用可能である。

Claims (19)

1. 鋳造の際にモールドに設置される鋳造用の構造物であって、
   前記モールドに据え置き可能な支持棒と、
   上下部が開放された中空状の隔壁部材と、
   前記モールドの内部空間を画成可能なように前記隔壁部材を前記支持棒に連結する固定部材と、
   を備えることを特徴とする鋳造用の構造物。
2. 前記隔壁部材は、一方の側が開放された逆「コ」字状に形成される第１の隔壁部材及び第２の隔壁部材を備え、
   前記第１の隔壁部材と前記第２の隔壁部材は、それぞれの一方の側が前記モールドの幅方向に少なくとも一部が重なり合って内部に空間を形成するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用の構造物。
3. 前記固定部材は、前記モールドの幅方向と並ぶように配置され、
   前記隔壁部材は、前記モールドの幅方向に移動可能なように前記固定部材に連結されることを特徴とする請求項２に記載の鋳造用の構造物。
4. 前記隔壁部材は、一方の側が開放された逆「コ」字状に形成される第１の隔壁部材及び第２の隔壁部材を備え、
   前記第１の隔壁部材と前記第２の隔壁部材は、それぞれの一方の側が前記モールドの長手方向に少なくとも一部が重なり合って内部に空間を形成するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用の構造物。
5. 前記固定部材は、前記モールドの長手方向と並ぶように配置され、
   前記隔壁部材は、前記モールドの長手方向に移動可能なように前記固定部材に連結されることを特徴とする請求項４に記載の鋳造用の構造物。
6. 前記支持棒は、前記モールドの上部に載置されるように一方向に延び、上下方向に移動可能なように配備されることを特徴とする請求項３または請求項５に記載の鋳造用の構造物。
7. 前記支持棒と前記固定部材は、非磁性体を備えることを特徴とする請求項６に記載の鋳造用の構造物。
8. 前記隔壁部材の見かけの気孔率は、１０〜２０％であり、
   前記隔壁部材の曲げ強度は、１００〜２００ｋｇ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用の構造物。
9. 前記隔壁部材は、
   全体の１００質量％に対して、ＳｉＯ_２ ２〜６質量％、ＺｒＯ_２ ６０〜８２質量％、カーボン１５〜３０質量％及び酸化防止剤１〜４質量％を含むことを特徴とする請求項８に記載の鋳造用の構造物。
10. 前記酸化防止剤は、Ｓｉ、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれか一種を含むことを特徴とする請求項９に記載の鋳造用の構造物。
11. 前記隔壁部材は、
    全体の１００質量％に対して、９９重量％以上のＡｌＮと、１重量％未満の不可避な不純物と、を含むことを特徴とする請求項８に記載の鋳造用の構造物。
12. 鋳造方法であって、
    上部及び下部が開放された中空状の隔壁部材を備える構造物を設ける過程と、
    モールドの上部に前記隔壁部材が前記モールドの内部空間を画成するように前記構造物を設置する過程と、
    前記モールドの内壁から離れるように、前記モールドの幅方向または長手方向に前記隔壁部材の長さを調節する過程と、
    モールドに溶鋼を注入する過程と、
    前記溶鋼の上部にモールドフラックスを供給する過程と、
    前記溶鋼を凝固させて鋳片を鋳造する過程と、
    を含み、
    前記構造物を設置する過程において、前記モールドの内部空間を、前記隔壁部材の内部に形成される第１の領域と、前記隔壁部材と前記モールドの内壁との間に形成される第２の領域と、に画成することを特徴とする鋳造方法。
13. 前記構造物を設置する過程においては、前記隔壁部材の少なくとも一部は前記溶鋼に接触され、前記隔壁部材の少なくとも一部は前記モールドフラックスに接触されるように設置することを特徴とする請求項１２に記載の鋳造方法。
14. 前記構造物を設置する過程は、
    前記モールドに溶鋼を注入する浸漬ノズルの両側に前記隔壁部材を配設する過程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の鋳造方法。
15. 前記構造物を設置する過程において、
    前記モールドの内壁と前記隔壁部材との距離が２０〜１００ｍｍを保つようにすることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の鋳造方法。
16. 前記構造物を設置する過程において、
    前記隔壁部材が前記溶鋼の湯面から２０〜２００ｍｍの範囲に浸漬されるように配設することを特徴とする請求項１５に記載の鋳造方法。
17. 前記モールドフラックスを注入する過程は、
    前記第１の領域と前記第２の領域に異種のモールドフラックスを注入する過程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の鋳造方法。
18. 前記第２の領域に注入されるモールドフラックスは、ニッケル酸化物を含むことを特徴とする請求項１７に記載の鋳造方法。
19. 前記鋳片を鋳造する過程において、前記第２の領域にモールドフラックスを注入し続ける過程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の鋳造方法。

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