JP4444034B2

JP4444034B2 - 連続鋳造用浸漬ノズルおよびこの連続鋳造用浸漬ノズルを用いる連続鋳造用モールドへの注湯方法

Info

Publication number: JP4444034B2
Application number: JP2004234627A
Authority: JP
Inventors: 潔川上; 真一北出; 和雄上本
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: JP2006051520A

Description

本発明は、高清浄度の鋼ブルームの連続鋳造において非金属介在物を防止しうる連続鋳造用浸漬ノズルおよびその連続鋳造用浸漬ノズルを使用する連続鋳造用モールドへの注湯方法に関するものである。

溶融金属の連続鋳造、特に溶鋼の連続鋳造においては、モールド内における凝固過程の安定性と、製品の欠陥の原因となる鋳片内への非金属介在物の巻き込みの低減が求められている。ところで、溶鋼の連続鋳造では、モールド内に溶鋼を注入する手段として、耐火物製の浸漬ノズルをモールド内に挿着して使用する。この浸漬ノズルの形状には種々の形状のものがあるが、ブルームなどを鋳造する際には、浸漬ノズルの先端側のノズル側壁に４方向にそれぞれ吐出孔を有する浸漬ノズルが用いられることが多い。

一方、連続鋳造時には、モールド内での偏析防止や非金属介在物の浮上促進などの観点から、モールド１の外周に電磁撹拌装置４を配設してモールド内の溶鋼に電磁力を印加することで溶鋼を電磁撹拌し、図３に示すように、溶鋼に旋回流１７を与えることが必須となってきている。しかし、電磁撹拌による旋回流１７と浸漬ノズル５からの吐出流１４がモールド内壁面１２に当たり、生成した反転流１５と電磁撹拌による旋回流１７がモールド内溶鋼のメニスカス部でぶつかることで渦１８を発生する。このために、メニスカス部上で溶融しているモールドパウダー３が溶鋼２内に巻き込まれ、得られた鋳片内にトラップされ、これが非金属介在物の元となると考えられている。

したがって、連続鋳造では、モールド内のメニスカス部の溶鋼の流れを安定化することが極めて重要である。このために浸漬ノズルの形状を規定することで、モールド内のメニスカス部における溶鋼の流れを安定させる発明が提案されている（例えば、特許文献１あるいは特許文献２参照。）。このうち、特許文献１の発明は、モールド内に挿入される管状のノズルであって、該ノズルの先端寄りの側面には、溶鋼を噴出する斜め下向きの吐出孔が開設されていると共にノズルの軸方向先端に、ノズルの内径よりも小さい径の補助吐出孔を開設してなることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルである。

この場合、図５に示すように、先端のノズル底面９に底面孔１０を開けて補助吐出流である底面孔流１６を下方に出すことによって、ノズル側壁７の斜め下向きの吐出孔８から出る吐出流１４の流速を緩和している。しかしながら、一方、浸漬ノズル５のノズル側壁７に斜め下向きの角度の吐出孔８を設けているので、反転流１５が弱くモールド１内の溶鋼２のメニスカス部における溶鋼２の湯面更新による溶鋼の置換が図られない。そのためメニスカス部の溶鋼２の温度が低下することとなり、モールド１と溶融したモールドパウダー３の接触部でパウダー系凝固物であるスラグベアが生成し、モールドと鋳片の間へモールドパウダーの流入が阻害され連続鋳造片のシェル１３がブレークアウトを引き起こす可能性が高くなる問題があった。

特開平０６−３２８２１０号公報

特開平０８−２８１３９５号公報

本発明が解決しようとする課題は、鋼鋳片の連続鋳造においてモールド内の溶鋼を電磁撹拌をするときに、上記の従来の技術において想定していなかったモールド内メニスカス部における湯面更新による溶鋼の置換を考慮し、非金属介在物による欠陥の少ない、清浄度の高い鋼を安定して連続鋳造することを可能とする浸漬ノズルの形状および鋳造方法を提供するものである。特にノズル側壁の周囲に４孔の吐出孔を有する浸漬ノズルを用いて電磁撹拌を行いながらモールドに溶鋼を注湯した場合に生ずる鋳片へのモールドパウダーの巻き込みを低減することができる浸漬ノズルの形状提供すること、および、この浸漬ノズルを用いたブルームの連続鋳造方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、電磁攪拌装置４を有する連続鋳造用のモールド１で使用する浸漬ノズル５の先端側のノズル側壁７に水平面から上方向に０〜１５°の吐出角度を持つ吐出孔８を複数個を配設し、かつ、浸漬ノズル５の先端のノズル底面９にノズル孔６の内径の１５〜７５％の径の底面孔１０を開けたことを特徴とする電磁攪拌装置４を有する連続鋳造用のモールド１における連続鋳造用の浸漬ノズル５である。

請求項２の発明では、電磁撹拌によってモールド内溶鋼に回転流を発生させながらタンディッシュからモールド内に溶鋼を注湯する方法において、先端のノズル底面９にノズル孔６の内径の１５〜７５％の径を有する底面孔１０を開けた浸漬ノズル５を用いてモールド１内の溶鋼２中に浸漬ノズル５から溶鋼２を斜め上向きに水平面から０〜１５°の角度で吐出させてモールド１内の溶鋼２のメニスカス部の湯面の更新を図りながら、浸漬ノズル５の先端のノズル底面９に開口の底面孔１０からも溶鋼２をモールド５内に注湯して連続鋳造することを特徴とするモールド内電磁攪拌を伴うブルームの連続鋳造方法である。

以上説明したように、本発明の浸漬ノズルを使用して電磁撹拌によってモールド内溶鋼に回転流を発生させながらタンディッシュからモールド内に溶鋼を注湯して連続鋳造することにより、連続鋳造時のメニスカス部での湯面更新が図られ、モールドパウダーの巻き込みによる連続鋳造片内のモールドパウダーに起因する鋳造欠陥を低減することができ、清浄度の高い鋼の連続鋳造片を得ることが可能である。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。請求項１の発明の形態では、先ず、図１に示すように、浸漬ノズル５の先端側のノズル側壁７に水平面から上方向に０〜１５°の吐出角度を持つ吐出孔８をノズル側壁周囲に複数個を配設する。図１では４個の吐出孔８を配設している。この場合複数個の吐出孔８はノズル周辺のモールド１内に均一に湯を吐出するように配置するものとする。さらに、浸漬ノズル５の先端のノズル底面９にこの浸漬ノズル５のノズル孔６の内径の１５〜７５％の底面孔１０を補助吐出孔として開口するものである。なお、図１の浸漬ノズル５において、１１の部分は浸漬ノズル５の一部で、その上にタンディッシュからモールド１内への溶鋼の供給量を調整するスライディングノズルがあり、このスライディングノズルと係合する。

上記の形態において、ノズル側壁７に設けた吐出孔８の吐出角度を０°未満である斜め下向きの吐出角度とするときは、モールド１内の溶鋼のメニスカス部における溶鋼２の更新が行われないこととなる。一方、ノズル側壁７の吐出孔８の吐出角度を１５°を超えるものとするときは、吐出流１４がメニスカス部の流れに与える影響が大きくなり過ぎ、モールドパウダー３を溶鋼２に巻き込む危険性が起こり易くなる。吐出角度を８〜１２°の範囲にするとさらに望ましい。

さらに、上記の形態において、先端のノズル底面９の底面孔１０の内径を浸漬ノズル５のノズル孔６の内径の１５％未満にすると、底面孔１０を開けた効果である吐出流１４の流速緩和の効果がほとんど得られない。一方、ノズル底面９の底面孔１０の内径を浸漬ノズル５のノズル孔６の内径の７５％より大きくすると、ノズル側壁７の吐出孔８からの吐出流１４がほとんど無くなり、メニスカス部の湯面更新が出来なくなり、引抜き中の連続鋳造片がシェル１３のブレークアウトを起こすおそれがある。底面孔１０の内径は浸漬ノズル５のノズル孔６の内径の３０〜６０％にするとさらに望ましい。

以下に本発明の浸漬ノズル５を使用して連続鋳造する方法の実施例を通じてさらに本発明の形態を示す。４９０ｍｍ×３８０ｍｍの大きさの連続鋳造片をモールド１で鋳造速度０．５ｍ／ｍｉｎで連続鋳造する場合の、モールド１の縦断面図を図１に示す。

上記の連続鋳造に使用する浸漬ノズル５のノズル条件とその操業結果を、以下の表１に示す。表１について説明すると、先ず、パウダー系介在物指数は得られた連続鋳造片中の非金属介在物の含有割合を示すものである。すなわち、パウダー系介在物指数は、具体的には、φ１６７ｍｍ鋳片の中心から４０ｍｍの位置を中心として、大きさが４０ｍｍ×４０ｍｍ×７０ｍｍのテストピースを切り出し、それらをスライム溶解し、さらにこのスライム溶解により抽出した３７μｍ以上の非金属介在物のうち、ＥＰＭＡを用いて、モールドパウダー成分であるＮａ₂Ｏ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯを含んでいるものの個数を、比較例１を１００として指数で示したものである。このパウダー系介在物指数が８０以下になることが望ましい。

さらに、表１に示す鋳造安定性は、鋳造終了後のモールド内のスラグベアの生成状況を目視判定した結果を示す。この場合、スラグベアの生成の認められなかったものを鋳造安定性の○で示し、スラグベアの生成の認められたものを鋳造安定性の×で示した。ノズル底面９に底面孔１０の無い図４に示す浸漬ノズル５で鋳造した表１の比較例１のものと比べ、ノズル底面９に底面孔１０を有する本発明例１および本発明例２に示すものは、鋳造安定性およびパウダー介在物指数ともに良好な値である。比較例４のように吐出孔角度が下向きであるものや、比較例２のように底面孔径が６０ｍｍと大きすぎるものは、メニスカス部における溶鋼置換が良好でないため、スラグベアの生成が確認され、鋳造安定性は×で、安定的に連続鋳造することが難しいと判断される。また、本発明例３のように吐出孔数が２孔である浸漬ノズル５であっても、吐出孔角度が斜め上向きの１０°で底面孔径が３０ｍｍと本発明の浸漬ノズル条件を満足するものは、鋳造安定性およびパウダー介在物指数ともに、本発明の吐出孔数が４孔である本発明例１または本発明例２の浸漬ノズル５におけるものと効果が劣らず優れていることが確認できた。なお、表１の吐出孔径の欄における５０×３０は、ノズル側壁７の吐出孔８の形状が縦長の長円からなり、その長径が５０ｍｍで短径が３０ｍｍであることを示している。本発明例４〜６は吐出孔角度を種々振ったときの結果である。いずれも本発明範囲であり、介在物指数は８０以下であるが、８〜１２°の範囲では、さらに良好なパウダー介在物指数が得られている。本発明例７〜１０は底面孔径を種々振ったときの結果である。いずれも本発明範囲であるが、底面孔径２０ｍｍと３５ｍｍのもの（底面孔径比約３０〜６０％の範囲のもの）はより良好であることがわかる。

本発明の浸漬ノズルを示す斜視図である。本発明の浸漬ノズルを備えたモールドによる連続鋳造におけるモールド部分を模式的に示す縦断面図である。モールド内の湯の流れを模式的に示す平面図である。比較例１の浸漬ノズルを備えたモールドによる連続鋳造におけるモールド部分を模式的に示す縦断面図である。従来の浸漬ノズルを備えたモールドによる連続鋳造におけるモールド部分を模式的に示す縦断面図である。

符号の説明

１モールド
２溶鋼
３モールドパウダー
４電磁撹拌装置
５浸漬ノズル
６ノズル孔
７ノズル側壁
８吐出孔
９ノズル底面
１０底面孔
１１タンディッシュ係合部
１２モールド内壁面
１３シェル
１４吐出流
１５反転流
１６底面孔流
１７旋回流
１８渦

Claims

電磁攪拌装置を有する連続鋳造用のモールドで使用する浸漬ノズルの先端側のノズル側壁に水平面から上方向に０〜１５°の吐出角度を持つ吐出孔を複数個を配設し、かつ、浸漬ノズルの先端のノズル底面にノズル孔の内径の１５〜７５％の径を有する底面孔を開けたことを特徴とする電磁攪拌装置を有する連続鋳造用のモールドにおける連続鋳造用の浸漬ノズル。
電磁撹拌によってモールド内溶鋼に回転流を発生させながらタンディッシュからモールド内に溶鋼を注湯する方法において、先端のノズル底面にノズル孔の内径の１５〜７５％の径を有する底面孔を開けた浸漬ノズルを用いてモールド内の溶鋼中に浸漬ノズルから溶鋼を斜め上向きに水平面から０〜１５°の角度で吐出させてモールド内の溶鋼のメニスカス部の湯面の更新を図りながら、浸漬ノズルの先端のノズル底面に開口の底面孔からも溶鋼をモールド内に注湯して連続鋳造することを特徴とするモールド内電磁攪拌を伴うブルームの連続鋳造方法。