JP2024011149A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低炭素鋼の連続鋳造において、鋳片の表面品質を高め、さらに、ブレイクアウトの発生を抑制することができる、連続鋳造方法を提供する。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の化学組成を有する鋳片を４．０～８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下のスループットで鋳造する連続鋳造方法であって、電磁撹拌コアで鋳型内の鋳片に交流磁界を印加し、電磁ブレーキコアで鋳型内の鋳片に静磁界を印加し、電磁ブレーキコアは、Ｎ極とＳ極からなる鉄芯の対を２対以上有し、電磁撹拌コアによる交流磁界を０．０２Ｔ以上０．１５Ｔ以下、電磁ブレーキコアによる磁界を０．２Ｔ以上０．５Ｔ以下とし、鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズルの吐出孔の断面積Ａ（ｍｍ２）を（Ｔｐ／８）×１０４≦Ａ≦（Ｔｐ／３．５）×１０４・・・（１）ただしＴｐ：溶鋼スループット（ｔｏｎ／ｍｉｎ）とすることを特徴とした連続鋳造方法が提供される。【選択図】図６

Description

本発明は、連続鋳造方法に関する。

連続鋳造では、タンディッシュに一旦貯留された溶鋼を、浸漬ノズルを介して鋳型内に上方から注入し、そこで外周面が冷却され凝固した鋳片を鋳型の下端から引き抜くことにより、連続的に鋳造が行われる。鋳片のうち外周面の凝固した部位は、凝固シェル（以下、単に「シェル」とも称する）と呼ばれる。

ところで、家電、建材、自動車など向けの汎用低炭素鋼は、大量生産が求められており、連続鋳造においても効率的に鋳片を製造する必要がある。生産効率を向上させる手段としては鋳造速度（スループット）の増加が考えられる。一方で、鋼板の表面欠陥が存在すると美観を損なうため欠陥の低減が必要であるが、一般的に連続鋳造における鋳造速度を増加させると鋳型への溶鋼の供給量が増加し、浸漬ノズルから吐出される溶鋼流量が大きくなり、溶鋼中の介在物や気泡が鋳片表面に捕捉されたり鋳型内のモールドフラックスが鋳片表面に捕捉されたりする可能性が増加する。鋳片表面へ介在物や気泡、モールドフラックスが捕捉され残存すると圧延後の鋼板表面において欠陥となる。現状では、表面品質を担保できるよう鋳造速度に上限を設けたり、吐出流に静磁界を印加し吐出流動を制動したりするなどして対応している。吐出流に静磁界を印加する装置は電磁ブレーキコアとも称される。また、鋳型上部の長辺面に設置された電磁撹拌コアで前記鋳型内の鋳片に交流磁界を印加する技術も知られている。この交流磁界により攪拌流を形成し、シェルへの介在物、気泡、及びモールドフラックスの捕捉を抑制することができる。

特開平１１－１５６５０２号公報 特開平５－１５４６２３号公報 特開２０２１－１５４２９７号公報

しかし、特に高スループット域においては、上述した対策のみでは不十分であった。具体的に説明すると、浸漬ノズルの吐出孔から鋳型内へ溶鋼が供給されるが、高スループット域においては、吐出流が不安定であると電磁ブレーキや電磁撹拌を鋳片に印加したとしても鋳片の表面品質が悪化する場合があった。具体的には浸漬ノズルの吐出孔の面積が溶鋼スループットに対し大きすぎると孔の上部に吸い込み流が発生し、左右の吐出孔の片流れ（偏流）が頻発する。これにより偏流側の短辺での反転流が大きくなり介在物および気泡の凝固シェルへの捕捉やモールドフラックスの巻き込みにより鋳片の表面品質が悪化する。一方、吐出孔面積が小さすぎると吐出流の線流速が大きくなりすぎるため、左右両側で大きな反転流が形成され同様に鋳片の表面品質が悪化する。

このように、電磁撹拌装置と電磁ブレーキ装置を併設してそれぞれを単純に稼働させればシェルに取り込まれる介在物や気泡を少なくすることができるわけではない。さらに両者の設備を同時適用する場合には、両者の効果が加算されることなく、逆に打ち消しあう場合もある。特に電磁ブレーキは、設置するコアの幅方向中央部で磁束密度が最大となる性質があるので、磁束強度を大きくしたときに浸漬ノズル吐出孔近傍に極端な制動力が働き、鋳型内の湯面変動をかえって助長する場合もある。

特許文献１～３には、連続鋳造に関する技術が開示されている。特許文献１には、連続鋳造の鋳型へくし状の磁極を水平方向に上下平行に配し、それぞれの磁極で交流磁界と直流磁界を切り替え可能とし、鋳込み条件に応じて磁界条件を変えて流動制御する方法が開示されている。

特許文献２には、鋳型上部へ設置された電磁撹拌コアにより交流磁界と直流磁界を重畳して印加し、溶鋼を流動させつつ吐出流を制動する方法が記載されている。

特許文献３には、鋳型上部に設置された電磁撹拌コアと、鋳型下部に設置され、複数で異なる磁極となる電磁ブレーキコアとを用いて、低炭素鋼を高スループットでブレイクアウト無く鋳造する方法が記載されている。

特許文献１および２に記載の方法はいずれも１対の電極で静磁界を発生させるので、静磁界による制動力を大きくしていくと吐出孔に過大な制動力が作用してノズル近傍の上昇流が発生する。このため、高スループット領域において湯面変動が大きくなり、表面品質の低下、ブレイクアウトの発生が懸念される。

特許文献３に記載の方法は電磁撹拌コアと複数の電磁ブレーキコアを設置するので、吐出流動が抑制されブレイクアウトの防止に効果がある。しかしながら、スループットに対し吐出孔の面積が適正でないと鋳片表面に介在物、気泡またはモールドフラックスが捕捉され、表面品質がより厳格な外装向け鋼板で許容できない表面欠陥となる。

そこで、本発明者らは、４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下の溶鋼スループットにおける偏流や反転流を起因とした介在物および気泡の凝固シェルへの捕捉、モールドフラックス巻き込みによる鋳片品質の低下を低減するため、電磁撹拌と電磁ブレーキを併用するとともに浸漬ノズル吐出孔を適正に設計することを考えた。

したがって、本発明の目的は、低炭素鋼の連続鋳造において、鋳片の表面品質を高め、さらに、ブレイクアウトの発生を抑制することができる、連続鋳造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、Ｃ：０．０１質量％以上０．０７質量％以下、Ｍｎ：０．０１質量％以上０．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上０．５質量％以下、残部：鉄及び不純物の化学組成を有する鋳片を４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下のスループットで鋳造する連続鋳造方法であって、鋳型上部の長辺面に設置された電磁撹拌コアで鋳型内の鋳片に交流磁界を印加し、鋳型下部の長辺面に設置された電磁ブレーキコアで鋳型内の鋳片に静磁界を印加し、電磁ブレーキコアは、Ｎ極とＳ極からなる鉄芯の対を２対以上有し、電磁撹拌コアによる交流磁界を０．０２Ｔ以上０．１５Ｔ以下、電磁ブレーキコアによる磁界を０．２Ｔ以上０．５Ｔ以下とし、鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズルの吐出孔の断面積Ａ（ｍｍ^２）を
（Ｔｐ／８）×１０^４≦Ａ≦（Ｔｐ／３．５）×１０^４・・・（１）
ただしＴｐ：溶鋼スループット（ｔｏｎ／ｍｉｎ）
とすることを特徴とした連続鋳造方法が提供される。

本発明の上記観点によれば、鋳片の表面品質を高め、さらに、ブレイクアウトの発生を抑制することができる。

本実施形態に係る連続鋳造機の一構成例を概略的に示す側断面図である。 本実施形態に係る鋳型設備のＹ－Ｚ平面での断面図である。 鋳型設備の、図２に示すＡ－Ａ断面での断面図である。 鋳型設備の、図３に示すＢ－Ｂ断面での断面図である。 鋳型設備の、図３に示すＣ－Ｃ断面での断面図である。 電磁ブレーキ装置によって溶鋼に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．連続鋳造機の構成＞
まず、本実施形態に係る鋳片を製造可能な連続鋳造機の全体構成について簡単に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る連続鋳造機１は、連続鋳造用の鋳型１１０を用いて溶鋼２を連続鋳造し、スラブ等の鋳片３を製造するための装置である。連続鋳造機１は、鋳型１１０と、取鍋４と、タンディッシュ５と、浸漬ノズル６と、二次冷却装置７と、鋳片切断機８と、を備える。

取鍋４は、溶鋼２を外部からタンディッシュ５まで搬送するための可動式の容器である。取鍋４は、タンディッシュ５の上方に配置され、取鍋４内の溶鋼２がタンディッシュ５に供給される。タンディッシュ５は、鋳型１１０の上方に配置され、溶鋼２を貯留して、当該溶鋼２中の介在物を除去する。浸漬ノズル６は、タンディッシュ５の下端から鋳型１１０に向けて下方に延び、その先端は鋳型１１０内の溶鋼２に浸漬されている。当該浸漬ノズル６は、タンディッシュ５にて介在物が除去された溶鋼２を鋳型１１０内に連続供給する。

鋳型１１０は、鋳片３の幅及び厚さに応じた四角筒状であり、例えば、一対の長辺鋳型板（後述する図２に示す長辺鋳型板１１１に対応する）で一対の短辺鋳型板（後述する図４～図５に示す短辺鋳型板１１２に対応する）を両側から挟むように組み立てられる。長辺鋳型板及び短辺鋳型板（以下、鋳型板と総称することがある）は、例えば冷却水が流動する水路が設けられた水冷銅板である。鋳型１１０は、かかる鋳型板と接触する溶鋼２を冷却して、鋳片３を製造する。鋳片３が鋳型１１０下方に向かって移動するにつれて、内部の未凝固部３ｂの凝固が進行し、外殻の凝固シェル３ａの厚さは、徐々に厚くなる。かかる凝固シェル３ａと未凝固部３ｂを含む鋳片３は、鋳型１１０の下端から引き抜かれる。

なお、以下の説明では、上下方向（すなわち、鋳型１１０から鋳片３が引き抜かれる方向）を、Ｚ軸方向とも呼称する。また、Ｚ軸方向と垂直な平面（水平面）内における互いに直交する２方向を、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とも呼称する。また、Ｘ軸方向を、水平面内において鋳型１１０の長辺と平行な方向として定義し、Ｙ軸方向を、水平面内において鋳型１１０の短辺と平行な方向として定義する。また、以下の説明では、各部材の大きさを表現する際に、当該部材のＺ軸方向の長さのことを高さともいい、当該部材のＸ軸方向又はＹ軸方向の長さのことを幅ともいうことがある。

ここで、図１では図面が煩雑になることを避けるために図示を省略しているが、本実施形態では、鋳型１１０の長辺鋳型板の外側面（すなわち、長辺面外側）に電磁力発生装置が設置される。当該電磁力発生装置は、電磁撹拌装置及び電磁ブレーキ装置を備えるものである。当該電磁力発生装置の構成及び鋳型１１０に対する設置位置等については、図２～図６を参照して後述する。

二次冷却装置７は、鋳型１１０の下方の二次冷却帯９に設けられ、鋳型１１０下端から引き抜かれた鋳片３を支持及び搬送しながら冷却する。この二次冷却装置７は、鋳片３の厚さ方向両側に配置される複数対の支持ロール（例えば、サポートロール１１、ピンチロール１２及びセグメントロール１３）と、鋳片３に対して冷却水を噴射する複数のスプレーノズル（図示せず）とを有する。

二次冷却装置７に設けられる支持ロールは、鋳片３の厚さ方向両側に対となって配置され、鋳片３を支持しながら搬送する支持搬送手段として機能する。当該支持ロールにより鋳片３を厚さ方向両側から支持することで、二次冷却帯９において凝固途中の鋳片３のブレイクアウトやバルジングを防止できる。

支持ロールであるサポートロール１１、ピンチロール１２及びセグメントロール１３は、二次冷却帯９における鋳片３の搬送経路（パスライン）を形成する。このパスラインは、図１に示すように、鋳型１１０の直下では垂直であり、次いで曲線状に湾曲して、最終的には水平になる。二次冷却帯９において、当該パスラインが垂直である部分を垂直部９Ａ、湾曲している部分を湾曲部９Ｂ、水平である部分を水平部９Ｃと称する。このようなパスラインを有する連続鋳造機１は、垂直曲げ型の連続鋳造機１と呼称される。なお、本発明は、図１に示すような垂直曲げ型の連続鋳造機１に限定されず、湾曲型又は垂直型など他の各種の連続鋳造機にも適用可能である。

サポートロール１１は、鋳型１１０の直下の垂直部９Ａに設けられる無駆動式ロールであり、鋳型１１０から引き抜かれた直後の鋳片３を支持する。鋳型１１０から引き抜かれた直後の鋳片３は、凝固シェル３ａが薄い状態であるため、ブレイクアウトやバルジングを防止するために比較的短い間隔（ロールピッチ）で支持する必要がある。そのため、サポートロール１１としては、ロールピッチを短縮することが可能な小径のロールが用いられることが望ましい。図１に示す例では、垂直部９Ａにおける鋳片３の両側に、小径のロールからなる３対のサポートロール１１が、比較的狭いロールピッチで設けられている。

ピンチロール１２は、モータ等の駆動手段により回転する駆動式ロールであり、鋳片３を鋳型１１０から引き抜く機能を有する。ピンチロール１２は、垂直部９Ａ、湾曲部９Ｂ及び水平部９Ｃにおいて適切な位置にそれぞれ配置される。鋳片３は、ピンチロール１２から伝達される力によって鋳型１１０から引き抜かれ、上記パスラインに沿って搬送される。なお、ピンチロール１２の配置は図１に示す例に限定されず、その配置位置は任意に設定されてよい。

セグメントロール１３（ガイドロールともいう）は、湾曲部９Ｂ及び水平部９Ｃに設けられる無駆動式ロールであり、上記パスラインに沿って鋳片３を支持及び案内する。セグメントロール１３は、パスライン上の位置によって、及び、鋳片３のＦ面（Ｆｉｘｅｄ面、図１では鋳片３の湾曲外側の面）とＬ面（Ｌｏｏｓｅ面、図１では鋳片３の湾曲内側の面）のいずれに設けられるかによって、それぞれ異なるロール径やロールピッチで配置されてよい。

鋳片切断機８は、上記パスラインの水平部９Ｃの終端に配置され、当該パスラインに沿って搬送された鋳片３を所定の長さに切断する。切断された厚板状の鋳片１４は、テーブルロール１５により次工程の設備に搬送される。

以上、図１を参照して、本実施形態に係る連続鋳造機１の全体構成について説明した。なお、本実施形態では、鋳型１１０に対して上述した電磁力発生装置が設置され、当該電磁力発生装置を用いて連続鋳造が行われればよく、連続鋳造機１における当該電磁力発生装置以外の構成は、一般的な従来の連続鋳造機と同様であってよい。従って、連続鋳造機１の構成は図示したものに限定されず、連続鋳造機１としては、あらゆる構成のものが用いられてよい。

＜２．電磁力発生装置の構成＞
図２～図５を参照して、上述した鋳型１１０に対して設置される電磁力発生装置の構成について詳細に説明する。図２～図５は、本実施形態に係る鋳型設備の一構成例を示す図である。

図２は、本実施形態に係る鋳型設備１０のＹ－Ｚ平面での断面図である。図３は、鋳型設備１０の、図２に示すＡ－Ａ断面での断面図である。図４は、鋳型設備１０の、図３に示すＢ－Ｂ断面での断面図である。図５は、鋳型設備１０の、図３に示すＣ－Ｃ断面での断面図である。なお、鋳型設備１０は、Ｙ軸方向において、鋳型１１０の中心に対して対称な構成を有するため、図２、図４及び図５では、一方の長辺鋳型板１１１に対応する部位のみを図示している。また、図２、図４及び図５では、理解を容易にするため、鋳型１１０内の溶鋼２も併せて図示している。

図２～図５を参照すると、本実施形態に係る鋳型設備１０は、鋳型１１０の長辺鋳型板１１１の外側面（すなわち、長辺面の外側）に、バックアッププレート１２１を介して、２つの水箱１３０、１４０と、電磁力発生装置１７０と、が設置されて構成される。

鋳型１１０は、上述したように、一対の長辺鋳型板１１１で一対の短辺鋳型板１１２を両側から挟むように組み立てられる。鋳型板１１１、１１２は銅板からなる。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、鋳型板１１１、１１２は、一般的に連続鋳造機の鋳型として用いられる各種の材料によって形成されてよい。

ここで、本実施形態では、鉄鋼スラブの連続鋳造を対象としており、その鋳片サイズは、例えば幅（すなわち、Ｘ軸方向の長さ）８００～２３００ｍｍ程度、あるいは１０００～１８００ｍｍ程度、厚み（すなわち、Ｙ軸方向の長さ）１５０～３００ｍｍ程度、あるいは２００～２７０ｍｍ程度である。つまり、鋳型板１１１、１１２も、当該鋳片サイズに対応した大きさを有する。すなわち、長辺鋳型板１１１は、少なくとも鋳片３の幅（例えば８００～２３００ｍｍ）よりも長いＸ軸方向の幅を有し、短辺鋳型板１１２は、鋳片３の厚み（例えば２００～３００ｍｍ）と略同一のＹ軸方向の幅を有する。

また、本実施形態では、電磁力発生装置１７０による鋳片３の品質向上の効果をより効果的に得るために、Ｚ軸方向の長さが可能な限り長くなるように鋳型１１０を構成する。一般的に、鋳型１１０内で溶鋼２の凝固が進行すると、凝固収縮のために鋳片３が鋳型１１０の内壁から離れてしまい、当該鋳片３の冷却が不十分になる場合があることが知られている。そのため、鋳型１１０の長さは、溶鋼湯面から、長くても１０００ｍｍ程度が限界とされている。本実施形態では、かかる事情を考慮して、溶鋼湯面から鋳型板１１１、１１２の下端までの長さが１０００ｍｍ程度となるように、当該１０００ｍｍよりも十分に大きいＺ軸方向の長さを有するように、当該鋳型板１１１、１１２を形成する。

バックアッププレート１２１、１２２は、例えばステンレスからなり、鋳型１１０の鋳型板１１１、１１２を補強するために、当該鋳型板１１１、１１２の外側面を覆うように設けられる。以下、区別のため、長辺鋳型板１１１の外側面に設けられるバックアッププレート１２１のことを長辺側バックアッププレート１２１ともいい、短辺鋳型板１１２の外側面に設けられるバックアッププレート１２２のことを短辺側バックアッププレート１２２ともいう。

電磁力発生装置１７０は、長辺側バックアッププレート１２１を介して鋳型１１０内の溶鋼２に対して電磁力を付与するため、少なくとも長辺側バックアッププレート１２１は非磁性体（例えば、非磁性のステンレス等）によって形成され得る。ただし、長辺側バックアッププレート１２１の、後述する電磁ブレーキ装置１６０の鉄芯（コア）１６２（以下、電磁ブレーキコア１６２ともいう）の端部１６４と対向する部位には、電磁ブレーキ装置１６０の磁束密度を確保するために、磁性体の軟鉄１２４が埋め込まれる。

長辺側バックアッププレート１２１には、更に、当該長辺側バックアッププレート１２１と垂直な方向（すなわち、Ｙ軸方向）に向かって延伸する一対のバックアッププレート１２３が設けられる。図３～図５に示すように、この一対のバックアッププレート１２３の間に電磁力発生装置１７０が設置される。このように、バックアッププレート１２３は、電磁力発生装置１７０の幅（すなわち、Ｘ軸方向の長さ）、及びＸ軸方向の設置位置を規定し得るものである。換言すれば、電磁力発生装置１７０が鋳型１１０内の溶鋼２の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、バックアッププレート１２３の取り付け位置が決定される。以下、区別のため、当該バックアッププレート１２３のことを、幅方向バックアッププレート１２３ともいう。幅方向バックアッププレート１２３も、バックアッププレート１２１、１２２と同様に、例えばステンレスによって形成される。

水箱１３０、１４０は、鋳型１１０を冷却するための冷却水を貯水する。本実施形態では、図示するように、一方の水箱１３０を長辺鋳型板１１１の上端から所定の距離の領域に設置し、他方の水箱１４０を長辺鋳型板１１１の下端から所定の距離の領域に設置する。このように、水箱１３０、１４０を鋳型１１０の上部及び下部にそれぞれ設けることにより、当該水箱１３０、１４０の間に電磁力発生装置１７０を設置する空間を確保することが可能になる。以下、区別のため、長辺鋳型板１１１の上部に設けられる水箱１３０のことを上部水箱１３０ともいい、長辺鋳型板１１１の下部に設けられる水箱１４０のことを下部水箱１４０ともいう。

長辺鋳型板１１１の内部、又は長辺鋳型板１１１と長辺側バックアッププレート１２１との間には、冷却水が通過する水路（図示せず）が形成される。当該水路は、水箱１３０、１４０まで延設されている。図示しないポンプによって、一方の水箱１３０、１４０から他方の水箱１３０、１４０に向かって（例えば、下部水箱１４０から上部水箱１３０に向かって）、当該水路を通過して冷却水が流される。これにより、長辺鋳型板１１１が冷却され、当該長辺鋳型板１１１を介して鋳型１１０内部の溶鋼２が冷却される。なお、図示は省略しているが、短辺鋳型板１１２に対しても、同様に、水箱及び水路が設けられ、冷却水が流動されることにより当該短辺鋳型板１１２が冷却される。

電磁力発生装置１７０は、電磁撹拌装置１５０と、電磁ブレーキ装置１６０と、を備える。図示するように、電磁撹拌装置１５０及び電磁ブレーキ装置１６０は、水箱１３０、１４０の間の空間に設置される。当該空間内で、電磁撹拌装置１５０が上方に、電磁ブレーキ装置１６０が下方に設置される。つまり、電磁撹拌装置１５０は、鋳型上部の長辺面外側に設置され、電磁ブレーキ装置１６０は、鋳型下部の長辺面外側に設置される。

電磁撹拌装置１５０は、鋳型１１０内の溶鋼２に対して、動磁界を印加することにより、当該溶鋼２に対して電磁力を付与する。電磁撹拌装置１５０は、自身が設置される長辺鋳型板１１１の幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）の電磁力を溶鋼２に付与するように駆動される。図４には、電磁撹拌装置１５０によって溶鋼２に対して付与される電磁力の方向を、模擬的に太線矢印で示している。ここで、図示を省略している長辺鋳型板１１１（すなわち、図示する長辺鋳型板１１１に対向する長辺鋳型板１１１）に設けられる電磁撹拌装置１５０は、その自身が設置される長辺鋳型板１１１の幅方向に沿って、図示する方向とは逆向きの電磁力を付与するように駆動される。このように、一対の電磁撹拌装置１５０が、水平面内において撹拌流（旋回流）を発生させるように駆動される。電磁撹拌装置１５０によれば、このような撹拌流を生じさせることにより、凝固シェル界面における溶鋼２が流動され、凝固シェル３ａへの気泡や介在物の捕捉を抑制する洗浄効果が得られ、鋳片３の表面品質を良化させることができる。

電磁撹拌装置１５０の詳細な構成について説明する。電磁撹拌装置１５０は、ケース１５１と、当該ケース１５１内に格納される鉄芯（コア）１５２（以下、電磁撹拌コア１５２ともいう）と、当該電磁撹拌コア１５２に導線が巻回されて構成される複数のコイル１５３と、から構成される。

ケース１５１は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース１５１の大きさは、電磁撹拌装置１５０によって溶鋼２の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル１５３が溶鋼２に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース１５１のＸ軸方向の幅Ｗ４、すなわち電磁撹拌装置１５０のＸ軸方向の幅Ｗ４は、鋳型１１０内の溶鋼２に対して、Ｘ軸方向のいずれの位置においても電磁力を付与し得るように、鋳片３の幅よりも大きくなるように決定される。例えば、Ｗ４は１８００ｍｍ～２５００ｍｍ程度である。また、電磁撹拌装置１５０では、コイル１５３からケース１５１の側壁を通過して溶鋼２に対して電磁力が付与されるため、ケース１５１の材料としては、例えば非磁性体ステンレス又はＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な部材が用いられる。

電磁撹拌コア１５２は、略直方体形状を有する中実の部材であり、ケース１５１内において、その長手方向が長辺鋳型板１１１の幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）と略平行になるように設置される。電磁撹拌コア１５２は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。

電磁撹拌コア１５２に対して、Ｘ軸方向を中心軸として導線が巻回されることにより、コイル１５３が形成される。当該導線としては、例えば断面が１０ｍｍ×１０ｍｍで、内部に直径５ｍｍ程度の冷却水路を有する銅製のものが用いられる。電流印加時には、当該冷却水路を用いて当該導線が冷却される。当該導線は、絶縁紙等によりその表層が絶縁処理されており、層状に巻回することが可能である。例えば、一のコイル１５３は、当該導線を２～４層程度巻回することにより形成される。同様の構成を有するコイル１５３が、Ｘ軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。

コイル１５３のそれぞれには、図示しない交流電源が接続される。当該交流電源によって、電磁撹拌コア１５２から鋳型内の溶鋼２に交流磁界を印加する。具体的には、隣り合うコイル１５３における電流の位相が適宜ずれるように当該コイル１５３に対して電流を印加することにより、溶鋼２に対して撹拌流を生じさせるような電磁力が付与され得る。なお、当該交流電源の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置（図示せず）が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、コイル１５３のそれぞれに印加する電流量や、コイル１５３のそれぞれに電流を印加するタイミング等が適宜制御され、溶鋼２に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。この交流電源の駆動方法としては、一般的な電磁撹拌装置において用いられている各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明を省略する。

電磁撹拌コア１５２のＸ軸方向の幅Ｗ１は、電磁撹拌装置１５０によって溶鋼２の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル１５３が溶鋼２に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、Ｗ１は１８００ｍｍ程度である。

電磁ブレーキ装置１６０は、鋳型１１０内の溶鋼２に対して静磁界を印加することにより、当該溶鋼２に対して電磁力を付与する。ここで、図６は、電磁ブレーキ装置１６０によって溶鋼２に対して付与される電磁力の方向について説明するための図である。図６では、鋳型１１０近傍の構成の、Ｘ－Ｚ平面での断面を概略的に図示している。また、図６では、電磁撹拌コア１５２、及び後述する電磁ブレーキコア１６２の端部１６４の位置を模擬的に破線で示している。

図６に示すように、浸漬ノズル６には、短辺鋳型板１１２に対向する位置に一対の吐出孔（吐出孔６ａ）が設けられ得る。これらの吐出孔から溶鋼２が鋳型１１０内に吐出される。溶鋼２の吐出流は、短辺側に向かって進み、短辺側に形成されたシェルに衝突する。その後、吐出流は、上方向（すなわち、溶鋼の湯面が存在する方向）へ向かう上昇流及び下方向（すなわち、鋳片が引き抜かれる方向）へ向かう下降流を形成する。電磁ブレーキ装置１６０は、浸漬ノズル６の当該吐出孔からの溶鋼２の流れ（吐出流）を抑制する方向の電磁力を、当該溶鋼２に対して付与するように駆動される。図６には、吐出流の方向を模擬的に細線矢印で示すとともに、電磁ブレーキ装置１６０によって溶鋼２に対して付与される電磁力の方向を模擬的に太線矢印で示している。電磁ブレーキ装置１６０によれば、このような吐出流を抑制する方向の電磁力を生じさせることにより、下降流が抑制され、気泡や介在物の浮上分離を促進する効果が得られ、鋳片３の内質を良化させることができる。さらに、吐出流に起因する上昇流の勢いが弱められるので、溶鋼の湯面変動が抑制される。したがって、湯面変動に起因するオシレーションマークの乱れ及びディプレッションを抑制することができ、鋳型内における鋳片の表面割れ及び結晶粒の粗大化を抑制することができる。したがって、鋳片の品質を向上させることができる。

電磁ブレーキ装置１６０の詳細な構成について説明する。電磁ブレーキ装置１６０は、ケース１６１と、当該ケース１６１内にその一部が格納される電磁ブレーキコア１６２と、当該電磁ブレーキコア１６２のケース１６１内の部位に導線が巻回されて構成される複数のコイル１６３と、から構成される。

ケース１６１は、略直方体形状を有する中空の部材である。ケース１６１の大きさは、電磁ブレーキ装置１６０によって溶鋼２の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、内部に設けられるコイル１６３が溶鋼２に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、ケース１６１のＸ軸方向の幅Ｗ４、すなわち電磁ブレーキ装置１６０のＸ軸方向の幅Ｗ４は、鋳型１１０内の溶鋼２に対して、Ｘ軸方向の所望の位置において電磁力を付与し得るように、鋳片３の幅よりも大きくなるように決定される。図示する例では、ケース１６１の幅Ｗ４は、ケース１５１の幅Ｗ４と略同様である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、電磁撹拌装置１５０の幅と電磁ブレーキ装置１６０の幅は異なっていてもよい。

また、電磁ブレーキ装置１６０では、コイル１６３からケース１６１の側壁を通過して溶鋼２に対して電磁力が付与されるため、ケース１６１は、ケース１５１と同様に、例えば非磁性体ステンレス又はＦＲＰ等の、非磁性で、かつ強度が確保可能な材料によって形成される。

電磁ブレーキコア１６２は、略直方体形状を有する中実の部材であってコイル１６３が設けられる一対の端部（鉄芯）１６４と、同じく略直方体形状を有する中実の部材であって当該一対の端部１６４を連結する連結部１６５と、から構成される。電磁ブレーキコア１６２は、連結部１６５から、Ｙ軸方向であって長辺鋳型板１１１に向かう方向に突出するように一対の端部１６４が設けられて構成される。一対の端部１６４が設けられる位置は、溶鋼２に対して電磁力を付与したい位置、すなわち浸漬ノズル６の一対の吐出孔からの吐出流がそれぞれコイル１６３によって磁界が印加される領域を通過するような位置に設けられ得る（図６も参照）。電磁ブレーキコア１６２は、例えば電磁鋼板を積層することにより形成される。

電磁ブレーキコア１６２の端部１６４に対して、Ｙ軸方向を中心軸として導線が巻回されることにより、コイル１６３が形成される。当該コイル１６３の構造は、上述した電磁撹拌装置１５０のコイル１５３と同様である。各端部１６４について、それぞれ、複数のコイル１６３が、Ｙ軸方向に所定の間隔を有して並列されて設けられる。

コイル１６３のそれぞれには、図示しない直流電源が接続される。当該直流電源によって、各コイル１６３に直流電流を印加することにより、溶鋼２に対して吐出流の勢いを弱めるような電磁力が付与され得る。つまり、各端部１６４が磁極となり、一方の端部１６４がＮ極、他方の端部１６４がＳ極となる。したがって、２つの磁極が長辺面に対向することとなる。さらに、２つの磁極間の空間１６４ａに対向する位置に浸漬ノズル６が配置される（図６参照）。なお、他方の長辺にも同様の電磁ブレーキコア１６２が配置されるので、磁極は合計２対配置されることになる。また、当該直流電源の駆動は、プロセッサ等からなる制御装置（図示せず）が所定のプログラムに従って動作することにより、適宜制御され得る。当該制御装置により、各コイル１６３に印加する電流量等が適宜制御され、溶鋼２に対して与えられる電磁力の強さが制御され得る。この直流電源の駆動方法としては、一般的な電磁ブレーキ装置において用いられている各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明を省略する。

電磁ブレーキコア１６２のＸ軸方向の幅Ｗ０、端部１６４のＸ軸方向の幅Ｗ２、及びＸ軸方向における端部１６４間の距離Ｗ３は、電磁撹拌装置１５０によって溶鋼２の所望の範囲に対して電磁力を付与し得るように、すなわち、コイル１６３が溶鋼２に対して適切な位置に配置され得るように、適宜決定され得る。例えば、Ｗ０は１６００ｍｍ程度、Ｗ２は５００ｍｍ程度、Ｗ３は３５０ｍｍ程度である。

電磁ブレーキ装置１６０が２つの端部１６４を有する場合、すなわち２つの磁極（鉄芯）を有するように、電磁ブレーキ装置１６０が構成される場合、２つの磁極間の空間１６４ａに対向する位置に浸漬ノズル６が配置される。かかる構成によれば、例えば、電磁ブレーキ装置１６０を駆動する際に、これら２つの磁極がそれぞれＮ極及びＳ極として機能し、鋳型１１０の幅方向（すなわち、Ｘ軸方向）の略中心近傍の領域の磁束密度が他の領域の磁束密度よりも低下するように、上記制御装置によってコイル１６３への電流の印加を制御することができる。したがって、浸漬ノズルの吐出孔近傍で、静磁界による制動力を低減することができるので、過剰な上昇流の発生を抑制することができる。この結果、電磁ブレーキによって電磁撹拌の効果が損なわれにくくなり、ひいては、電磁ブレーキの効果及び電磁撹拌の効果をより高めることができる。

なお、図示する構成例では、電磁ブレーキ装置１６０は磁極を２つ有するように構成されているが、本実施形態はかかる例に限定されない。電磁ブレーキ装置１６０は、３つ以上の端部１６４を有し、３つ以上の磁極を有するように構成されてもよい。この場合、各端部１６４のコイル１６３に印加する電流量がそれぞれ適宜調整されることにより、電磁ブレーキに係る溶鋼２への電磁力の印加を更に詳細に制御することが可能となる。すなわち、磁極の数は浸漬ノズル６の近傍で生じる上昇流の程度等に応じて適宜調整されればよく、特に上限値の制限はない。磁極が３つ以上存在する場合であっても、複数の磁極間の空間に対向する位置に浸漬ノズル６を配置することが好ましい。

＜３．連続鋳造方法＞
本実施形態では、低炭素鋼の連続鋳造において、鋳型上部に電磁撹拌コア１５２を設置し交流磁界を印加して、溶鋼を撹拌することにより吐出反転流の分散により湯面変動を均一化する。さらに、Ｎ極およびＳ極からなる電磁ブレーキコア１６２を鋳型下部に、幅方向に複数設置し静磁界を印加して、吐出流を制動、分散することで凝固シェルへの衝突流および反転流による湯面変動を最小限とする。さらに、浸漬ノズル吐出孔面積の適正化により吐出孔６ａで発生する吸い込み流および過度な吐出流を抑制することで偏流や反転流起因の介在物、気泡、モールドフラックス欠陥の発生をさらに防止する。

より具体的には、本実施形態に係る連続鋳造方法は以下の通りである。Ｃ：０．０１質量％以上０．０７質量％以下、Ｍｎ：０．０１質量％以上０．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上０．５質量％以下、残部：鉄及び不純物の化学組成を有する鋳片を４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下のスループットで鋳造する連続鋳造方法であって、鋳型上部の長辺面に設置された電磁撹拌コア１５２で鋳型内の鋳片に交流磁界を印加し、鋳型下部の長辺面に設置された電磁ブレーキコア１６２で鋳型内の鋳片に静磁界を印加し、電磁ブレーキコア１６２は、Ｎ極とＳ極からなる鉄芯の対を２対以上有し、電磁撹拌コア１５２による交流磁界を０．０２Ｔ以上０．１５Ｔ以下、電磁ブレーキコア１６２による磁界を０．２Ｔ以上０．５Ｔ以下とし、鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル６の吐出孔６ａの断面積Ａ（ｍｍ^２）を
（Ｔｐ／８）×１０^４≦Ａ≦（Ｔｐ／３．５）×１０^４
ただしＴｐ：溶鋼スループット（ｔｏｎ／ｍｉｎ）
とする。以下、これらの諸条件の規定理由について説明する。

まず、溶鋼の成分の限定理由を説明する。
Ｃ：０．０１質量％以上０．０７質量％以下
鋼の強度を確保するため、０．０１質量％以上のＣ含有量とする。一方、Ｃ含有量が多いと鋼の成形性が悪化するのでＣ含有量は０．０７質量％以下とする。

Ｓｉ：０．０５質量％以上０．５質量％以下
Ｓｉは鋼を強化する作用があるため、必要強度に応じて０．０５質量％以上溶鋼に添加する。一方、Ｓｉ含有量が多すぎると溶鋼の成形性が悪化するのでＳｉ含有量は０．５質量％以下とする。

Ｍｎ：０．０１質量％以上０．５質量％以下
Ｍｎは鋼を強化する作用があるため、必要に応じて溶鋼に０．０１質量％以上添加する。一方、Ｍｎ含有量が多すぎると溶鋼の成形性が悪化するためＭｎ含有量は０．５質量％以下とする。

溶鋼の残部は鉄及び不純物である。不純物は、鋼の製造過程において鋼に混入する成分であり、鋼の特性に影響を与えないものである。不純物は例えば不可避的不純物である。

つぎに、スループットの限定理由を説明する。なお、スループット（ｔｏｎ／ｍｉｎ）は鋳型厚み（ｍｍ）×鋳型幅（ｍｍ）×鋳造速度（ｍｍ／ｍｉｎ）×溶鋼密度（７．０×１０^－６ｋｇ／ｍｍ^３）×１０００（ｋｇ／ｔｏｎ）で計算される。鋳片短辺への溶鋼流の衝突強度、湯面変動は浸漬ノズル吐出孔からの溶鋼流速に大きく依存するが、これはスループットに比例するためこの指標（すなわちスループット）を用いるのが適している。

スループットが４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ未満となる場合、浸漬ノズル吐出孔６ａからの溶鋼流速が十分に小さく、電磁力を印加せずとも良好な鋳片を鋳造できる。一方、スループットが８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ超では溶鋼流速が極めて大きく本実施形態の電磁力設備の制御範囲から逸脱し、品質が良好な鋳片を安定的に得るのが困難である。この場合、現状の技術では非常に高価な別の設備が必要となり、コストに見合わない。このような理由から、本実施形態では、スループットを４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下とする。

鋳型上部の長辺面に設置された電磁撹拌コア１５２で鋳型内の鋳片に交流磁界を印加し、鋳型下部の長辺面に設置された電磁ブレーキコア１６２で鋳型内の鋳片に静磁界を印加し、電磁ブレーキコア１６２は、Ｎ極とＳ極からなる鉄芯の対を２対以上有する。つまり、上述した連続鋳造装置を用いて連続鋳造を行う。より具体的には、本実施形態では電磁ブレーキコア１６２を鋳型下部の片側の長辺面においてＮ極とＳ極の２対以上とすることで幅中央部での磁束密度を小さくし、電磁撹拌流を阻害し、湯面変動の原因となるノズル近傍での上昇流を防止しつつ反転流を抑制する。磁極の数は、ノズル近傍での上昇流を制御する目的に応じて決めればよく特に上限はないが、幅中央部での磁束密度を小さくするためには、１対の磁極を２対にすることによる効果が極めて大きいので、これ以降は連続鋳造装置がＮ極とＳ極の対を２対有する場合を例示して説明する。さらに、浸漬ノズルの吐出孔面積をスループットに対し適正な設計とし、偏流や過度な吐出流を防止し、表面品質に優れた鋳片を得る。

次に、磁束密度の限定理由を説明する。なお、本実施形態では、特に記載がない限り、「Ｔ」は磁束密度の単位「テスラ」を表す。そして、本実施形態では、電磁撹拌コア１５２による交流磁界を０．０２Ｔ以上０．１５Ｔ以下、電磁ブレーキコア１６２による磁界を０．２Ｔ以上０．５Ｔ以下とする。

電磁撹拌コア１５２による交流磁界が０．０２Ｔ未満では撹拌による湯面変動の抑制が不十分で、モールドフラックス巻き込みによる表面品質低下、モールドフラックス流入不足によるブレイクアウトの発生率が上昇する。加えて、撹拌流が不十分であることは気泡や介在物のシェルへの捕捉が抑制されず圧延キズが増加する。一方、電磁撹拌コア１５２による交流磁界が０．１５Ｔより大きいときは撹拌流が過大となり、これによる湯面変動の影響が大きくなりモールドフラックス巻き込みが発生する。このことから電磁撹拌コア１５２による交流磁界は０．０２Ｔ以上０．１５Ｔ以下が適正である。

電磁ブレーキコア１６２による静磁界が０．２Ｔ未満では吐出流の制動が十分でなく、短辺で発生する上昇流により湯面変動が発生し、品質が悪化する。一方、電磁ブレーキコア１６２による静磁界が０．５Ｔより大きいと、ノズル近傍へ溶鋼が集中し、電磁撹拌流を阻害するため介在物及び気泡が鋳片に捕捉され表面品質が悪化する。このことから、電磁ブレーキコア１６２による静磁界は０．２Ｔ以上０．５Ｔ以下が適正である。なお、従来型の１対の電磁ブレーキコアを設置した条件では、静磁界が０．２Ｔより大きいとノズル近傍へ溶鋼が集中し、湯面変動が大きくなる現象が発生する。このように２対の鉄芯を有する電磁ブレーキコアは、１対の鉄芯を有する電磁ブレーキコアよりも幅広い範囲で品質を向上させることができる。

つぎに、浸漬ノズル６の吐出孔６aの総面積（ｍｍ）の限定理由を説明する。ここで、浸漬ノズルの吐出孔の総面積は、吐出孔の断面積の総面積（吐出孔が複数存在する場合にはそれらの総面積）を意味する。ここで、浸漬ノズル６の吐出孔６aを正面から見た際の吐出孔６ａの形状が矩形の場合、吐出孔６a出側（浸漬ノズル６の外周側）における、浸漬ノズル６の長手方向に沿った方向の吐出孔６aの長さをｈ、浸漬ノズル６の長手方向に垂直な方向の長さをｗとし、吐出孔６aの数をｎとしたとき、吐出孔６aの断面積の総面積（吐出孔６ａの総面積Ａ）は、ｈ×ｗ×ｎで表される。吐出孔６ａの形状が楕円形の場合、吐出孔６aの長軸半径をa、短軸半径をbとし、吐出孔６aの数をｎとしたとき、吐出孔６aの断面積の総面積（吐出孔６ａの総面積Ａ）は、a×b×π×nで表される。

本実施形態では、吐出孔６ａの総面積Ａ（ｍｍ）を、
（Ｔｐ／８）×１０^４≦Ａ≦（Ｔｐ／３．５）×１０^４・・・（１）
ただしＴｐ：溶鋼スループット（ｔｏｎ／ｍｉｎ）
Ｔｐ＝Ｔ×Ｗ×Ｖｃ×ρ／１０００
Ｔ：鋳片厚み（ｍｍ）、Ｗ：鋳片幅（ｍｍ）、Ｖｃ：鋳造速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ρ：溶鋼の密度（７．０×１０^－６ｋｇ／ｍｍ^３）
とする。

吐出孔６ａの総面積がＴｐ／８×１０^４より小さいと、溶鋼スループットに対して吐出孔面積が小さすぎるため吐出流の線流速が過大となり電磁ブレーキで抑制しきれず反転流が形成される。この結果、反転流が電磁撹拌流を阻害するため介在物または気泡等が凝固シェルに捕捉され鋳片の表面品質が悪化する。

吐出孔６ａの総面積がＴｐ／３．５×１０^４より大きいと、溶鋼スループットに対して吐出孔面積が大きすぎるため、吐出孔に溶鋼が吸い込まれる流れが発生しやすくなり、これにより品質悪化の原因となる偏流の形成を促進したりモールドフラックス等のスラグ巻き込みを促進したりする。このため、電磁撹拌流が阻害されるので、介在物または気泡がシェルに捕捉されたり、スラグがシェルに捕捉されたりして表面品質が悪化する。

ここで吐出孔６ａの縦寸法と横寸法の比（アスペクト比）は０．８以上１．５以下が好ましい。吐出孔が縦長あるいは横長すぎると吐出孔６ａへ介在物等が付着し閉塞し始めた際に、孔幅、あるいは孔高さが極端に異なると急速に閉塞が進行し、鋳片品質および操業に悪影響を及ぼす可能性があるためである。なお、縦寸法は、浸漬ノズル６の吐出孔６aを正面から見た際の、吐出孔６a出側（浸漬ノズル６の外周側）における、鉛直方向（浸漬ノズル６の長手方向）の長さｈであり、横寸法は水平方向の長さ（浸漬ノズル６の長手方向に垂直な方向の長さ）ｗである。

また、吐出孔６ａの角度は下向き３０°以上５０°以下が好ましい。吐出孔角度が小さいと電磁ブレーキの静磁界が吐出流をカバーしきれず、反転流が顕著となり鋳片品質に悪影響を及ぼす可能性があるためである。一方、吐出孔角度が大きいと、吐出孔の内部に侵入する気泡、介在物が増加し、鋳片の内部品質が悪化する可能性があるためである。

ここで、電磁撹拌および電磁ブレーキの磁界強度は冷間状態の溶鋼の存在しない鋳型内において、電磁撹拌および電磁ブレーキコアを稼働させた際の印加条件（電流、周波数）と当該コアの中心部の磁界強度の関係を測定した結果により決定した。なお、電磁撹拌強度については、交流磁界であるので磁束密度の時間変化の最大値を磁界強度の値とした。

以上説明した通り、本実施形態に係る連続鋳造方法によれば、溶鋼に対して電磁ブレーキコア１６２及び電磁撹拌コア１５２の磁界強度、吐出孔６ａの断面積等を適切に設定するので、鋳片の表面品質を高め、さらに、ブレイクアウトの発生を抑制することができる

次に、本実施形態の実施例を説明する。本実施例では、鋳型は銅製水冷式（水冷銅鋳型）で長さが９００ｍｍの矩形断面を有する。連続鋳造機の形式は垂直曲げ式とした。本実施形態で使用した溶鋼では、Ｃが０．０５質量％、Ｍｎが０．３質量％、Ｓｉが０．１５質量％となり、残部が鉄及び不純物となる。本実施例では、溶鋼は、不純物として、Ｐを０．０１２質量％、Ｓを０．００３５質量％、Ａｌを０．０２質量％含む。二次冷却の比水量は１．５～２．５Ｌ／ｋｇ－ｓｔｅｅｌとして鋳造を行った。ここで溶鋼スループット計算の際の比重は、７．０×１０^－６ｋｇ／ｍｍ^３とした。浸漬ノズルのアルゴンガスの吹き込み量は７ＮＬ／ｍｉｎとした。電磁撹拌コアの上端は鋳型の上端から１００ｍｍとし、電磁撹拌コア上端から下端までの高さ（鋳造方向距離）は２５０ｍｍとした。電磁ブレーキコアの上端は鋳型の上端から５００ｍｍとし、電磁ブレーキコア上端から下端までの高さは２００ｍｍとした。吐出孔のアスペクト比ｈ／ｗは１．３とし、吐出孔の角度は下向きに４５°とし、吐出孔形状は矩形とした。

鋳造、圧延後、鋼板コイルの表面を目視で検査し、表面欠陥の程度及び個数をカウントした。有害な表面欠陥が発見されなければ◎、表面欠陥が小数あるものの、切り下げ等により除去可能であれば〇、表面欠陥が多数発見され除去不可能であれば×とした。◎および〇を合格レベルとし、×は不合格レベルとした。結果を表１に示す。

表１において、電磁ブレーキコア数は、電磁ブレーキコアを構成する鉄芯の対の数を示す。＊は本実施形態の条件を満たしていない項目を示す。また、例えばスループット４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの場合、本実施形態の条件を満たす浸漬ノズル吐出孔面積は、５２００～１１８８５ｍｍ^２となる。

発明例１から９はいずれも本実施形態の条件を満たしている。このため、鋼板における表面欠陥はいずれも合格レベルであった。

比較例１はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアのみを設置し、電磁ブレーキを付与しない例である。浸漬ノズル吐出孔の断面積は１１０００ｍｍ^２と本実施形態の範囲内であるものの、吐出流が制動されていないために反転流が顕著となり鋳片に介在物及び気泡欠陥が発生し、鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例２はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと電磁ブレーキコアを設置したものの、電磁ブレーキコアを構成する鉄芯が１対で鋳片幅方向の静磁界が単極となる例である。浸漬ノズルの吐出孔断面積は発明例１と同様とした。この条件では本発明例の電磁ブレーキコアが２対となる結果と比較すると鋳型幅中央部分での磁界が大きいため、ノズル近傍での過剰な上昇流が発生し電磁撹拌流を阻害したために、鋳片において介在物及び気泡欠陥が発生し、結果として鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例３はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと２対の電磁ブレーキコアを設置した例である。浸漬ノズル吐出孔断面積は発明例１と同様とした。この例では、電磁撹拌強度が０．０１Ｔと撹拌力が不十分で、湯面変動を抑制するのに十分な撹拌流が与えられず介在物及び気泡が鋳片表層に残存し、結果として鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例４はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと２対の電磁ブレーキコアを設置した例である。浸漬ノズル吐出孔断面積は発明例１と同様とした。この例では、電磁ブレーキ強度が０．２Ｔと本実施形態の範囲内であるものの、電磁撹拌が０．１８Ｔと本実施形態の範囲より大きかった。このため、電磁撹拌による湯面変動が大きくなり、鋳片にモールドフラックスが巻き込まれ表層欠陥となり、結果として鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例５はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと２対の電磁ブレーキコアを設置した例である。浸漬ノズル吐出孔断面積は発明例１と同様とした。この例では、電磁ブレーキ強度を０．１Ｔと本実施形態の範囲より小さい値とした。そのため、吐出流の制動が不十分となり反転流が発生し、この反転流が電磁撹拌流を阻害したために介在物及び気泡が鋳片表層に残存した。この結果、鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例６はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと２対の電磁ブレーキコアを設置した例である。浸漬ノズル吐出孔断面積は発明例１と同様とした。この例では、電磁撹拌強度は０．０５Ｔと本実施形態の範囲内であるものの、電磁ブレーキ強度が０．６Ｔと本実施形態の範囲外であった。このため、ノズル近傍に溶鋼が集積することで鋳片幅方向の中心部分での上昇流を形成し、電磁撹拌流を阻害した。この結果、鋳片表層において介在物及び気泡欠陥が発生し、鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例７はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと２対の電磁ブレーキコアを設置した例である。この例では、浸漬ノズル吐出孔断面積を１２５００ｍｍ^２と本実施形態の範囲より大きく設定した。電磁撹拌強度及び電磁ブレーキ強度は本実施形態の範囲内であるものの、スループットに対する吐出孔断面積が過大で吐出孔上部に負圧（吸い込み流）が形成され偏流の発生頻度が高くなり、反転流に伴う電磁撹拌流の阻害とともに鋳片表層での介在物及び気泡欠陥が発生した。さらに、吐出孔上部の負圧の影響によりモールドフラックスが鋳片に巻き込まれ、表層欠陥となった。その結果、鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

比較例８はスループットが発明例１と同様の４．１６ｔｏｎ／ｍｉｎの連続鋳造であって、電磁撹拌コアと２対の電磁ブレーキコアを設置した例である。この例では、浸漬ノズル吐出孔断面積は５０００ｍｍ^２と本実施形態の範囲より小さく設定した。この例では、電磁撹拌強度及び電磁ブレーキ強度は発明範囲内であるものの、スループットに対する吐出孔断面積が過少で吐出孔における溶鋼線流速が大きくなりすぎ電磁ブレーキで制動しきれず反転流が発生し、鋳片表層での介在物及び気泡欠陥が発生した。その結果、鋼板で不合格レベルの欠陥が発生した。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 連続鋳造機
２ 溶鋼
３ 鋳片
３ａ 凝固シェル
３ｂ 未凝固部
４ 取鍋
５ タンディッシュ
６ 浸漬ノズル
１０ 鋳型設備
１１０ 鋳型
１１１ 長辺鋳型板
１１２ 短辺鋳型板
１２１、１２２、１２３ バックアッププレート
１３０ 上部水箱
１４０ 下部水箱
１５０ 電磁撹拌装置
１５１ ケース
１５２ 電磁撹拌コア
１５３ コイル
１６０ 電磁ブレーキ装置
１６１ ケース
１６２ 電磁ブレーキコア
１６３ コイル
１６４ 端部
１６５ 連結部
１７０ 電磁力発生装置

Claims (1)

1. Ｃ：０．０１質量％以上０．０７質量％以下、Ｍｎ：０．０１質量％以上０．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上０．５質量％以下、残部：鉄及び不純物の化学組成を有する鋳片を４．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以上８．０ｔｏｎ／ｍｉｎ以下のスループットで鋳造する連続鋳造方法であって、
   鋳型上部の長辺面に設置された電磁撹拌コアで前記鋳型内の鋳片に交流磁界を印加し、鋳型下部の長辺面に設置された電磁ブレーキコアで前記鋳型内の前記鋳片に静磁界を印加し、
   前記電磁ブレーキコアは、Ｎ極とＳ極からなる鉄芯の対を２対以上有し、
   前記電磁撹拌コアによる交流磁界を０．０２Ｔ以上０．１５Ｔ以下、前記電磁ブレーキコアによる磁界を０．２Ｔ以上０．５Ｔ以下とし、
   前記鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズルの吐出孔の断面積Ａ（ｍｍ^２）を
   （Ｔｐ／８）×１０^４≦Ａ≦（Ｔｐ／３．５）×１０^４・・・（１）
   ただしＴｐ：溶鋼スループット（ｔｏｎ／ｍｉｎ）
   とすることを特徴とした連続鋳造方法。

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