JPH06262314A - 連鋳鋳型内溶鋼の流動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連鋳鋳型内溶鋼中の介在物及び気泡が鋳片に
捕捉されることを抑制し、清浄度の高い鋳片を得る。 【構成】 連鋳鋳型２０内に溶鋼を鋳込む際、浸漬ノズ
ル１０の、連鋳鋳型２０の短辺壁２１に向けて開口した
吐出孔１１の下向きの吐出角度θを１５度以上に設定す
ると共に、上端が吐出口１１の下端より下方に位置する
ように連鋳鋳型２０の長辺壁に対向して静磁場発生用磁
極を配置する。発生した静磁場４０は、長辺に直交し、
均一な磁束密度分布をもつ。 【効果】 静磁場４０と吐出口１１との位置関係によっ
て、反転流３３が加速されることなく、減速された均一
な下降流３６が生じる。そのため、モールドパウダー３
５の巻込みがなく、介在物及び気泡が効率よく浮上分離
し、鋳片の清浄度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連鋳鋳型に注湯された
溶鋼の介在物を低減させながら連続鋳造することに適し
た溶鋼の流動制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造においては、図１に示すよう
に、浸漬ノズル１０を介して連鋳鋳型２０に溶鋼が供給
される。浸漬ノズル１０の吐出口１１から流出した溶鋼
は、吐出口１１の軸心方向に沿った吐出流３１となって
連鋳鋳型２０の短辺壁２１に向かう。吐出流３１は、短
辺壁２１に衝突した後、短辺壁２１の表面に沿った下降
流３２と反転流３３に分流する。

【０００３】溶鋼中に懸濁している内在性介在物のう
ち、下降流３２に乗って連鋳鋳型２０の下部深くまで侵
入したものは、浮上分離が困難になり、鋳片の内部に捕
捉される。また、浸漬ノズル１０の閉塞を防止するため
に吹込まれるＡｒガス等の気泡も、下降流３２によって
連鋳鋳型２０の下部深くまで押し込まれる。その結果、
得られた鋳片の内部に介在物や気泡が残留し、製品の品
質特性に悪影響を及ぼす種々の欠陥を発生させる原因と
なる。

【０００４】介在物や気泡が鋳片に捕捉されないよう
に、凝固界面、ひいては鋳片から介在物や気泡を浮上分
離させることができれば、清浄度の高い高品質の鋳片が
得られる。たとえば、特開昭５７−１７３５６号公報で
は、鋳片内への介在物の捕捉の原因となる鋳型下部深く
侵人する下降流の形成を防ぐ方法として、浸漬ノズルか
ら流出した吐出流の近傍に電磁石で静磁場を作用させ、
吐出流に制動力を慟かせることにより、鋳型下部へ深く
侵人する下降流を減速させる方法が紹介されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】静磁場によって吐出流
に制動力を働かせる方法では、図２に示すように、浸漬
ノズル１０から流出した吐出流３１の一部は、静磁場４
０に対して水平に近い角度で、効率よく制動力を受ける
ことなく短辺壁２１まで進む。吐出流３１は、短辺壁２
１の近傍で流れ方向を変え、下降流３２となって短辺壁
２１に沿って下降する。吐出流３１が下降流３２に変わ
る短辺壁２１の近傍は、導電体である鋳型銅板の影響を
受けて磁場が弱くなっている。そのため、下降流３２
は、ここでも大きな制動力を受けずに進行する。その結
果、制動を受けない下降流３２に乗った介在物や気泡
は、鋳片に捕捉される確率が極めて高くなっていた。

【０００６】静磁場４０による制動力は、浸漬ノズル１
０の吐出孔１１を覆う位置まで静磁場印加位置を上げる
ことにより、下降流３２に対して有効に作用する。しか
し、下降流３２が制動される代償として、図３に示すよ
うに連鋳鋳型内の溶鋼表面に向かう反転流３３が加速す
る。その結果、連鋳鋳型２０内にある溶鋼表面に潤滑・
保温用に散布されたモールドパウダー３５の一部が、反
転流３３に巻き込まれ、鋳片の表層近傍に捕捉される。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたもの
であり、下向きの吐出角度で吐出口が穿設された浸漬ノ
ズルを静磁場と併用することにより、下降流及び反転流
共に流動状態を効果的に制御し、清浄度の高い鋳片を得
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、浸漬ノズルを介して連鋳鋳型内に溶鋼を鋳
込む際、前記連鋳鋳型の短辺壁に向けて下向きの吐出角
度θ≧１５度で開口した吐出口をもつ浸漬ノズルを使用
し、且つ上端が前記吐出口の下端よりも下方に位置する
磁極を前記連鋳鋳型の長辺壁に対向配置し、前記長辺壁
に垂直で且つ均一な静磁場を前記連鋳鋳型内の溶鋼流に
作用させることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明で使用する浸漬ノズル１０は、図４に示
すように周面に吐出口１１が穿設され、下端に凹状のボ
ックス１２が形成された円筒状のノズル本体１３をもっ
ている。浸漬ノズル１０は、短辺壁２１に向けて吐出口
１１が下向きに開口するように、連鋳鋳型２０内に配置
される。この浸漬ノズル１０における吐出孔１１の吐出
角度θを増すと、図５に示すように静磁場４０を横切っ
て吐出流３１が進行する。その際、吐出流３１は、最大
の制動力を受ける。そのため、静磁場４０を通過した溶
鋼は、著しく減速され、均一な下降流３６になる。

【０００９】溶鋼中の介在物や気泡を有効に低減する上
で、吐出角度θを１５度以上にすることが必要である。
この吐出角度θに関する条件は、水銀モデルを使用した
実験から求められたものである。なお、水銀モデルとし
ては、実機連続鋳造鋳型の１／２．５縮尺模型を使用
し、鋳型の長辺側に配置した幅６００ｍｍ及び長さ８０
ｍｍの一対のコイルを用いて静磁場を印加した。

【００１０】連鋳鋳型２０の短辺壁２１近傍（水銀モデ
ルでは、浴面下５００ｍｍの位置）における下降流３６
の流速は、図６に示すように、吐出角度θが大きくなる
に従って減少する傾向が明確に観察された。下降流速の
低下に伴って、溶鋼中に懸濁されている介在物，気泡等
の浮上分離が促進され、図７に示すように鋳片の清浄度
が向上する。なお、図７では、ノズル形状がθ＝１５度
及びＨ／Ｄ＝０．０６の形状をもつノズルを使用して連
続鋳造した比較例１で得られた鋳片における介在物指数
を基準値１．０とし、この基準値に対する相対値によっ
て鋳片の清浄度を表した。

【００１１】図７から明らかなように、下向きの吐出角
度θが大きくなるほど、介在物の浮上指数は高くなる傾
向にある。吐出角度θが０度、すなわち吐出口１１を水
平方向にノズル本体１３に穿設した浸漬ノズル１０で
は、介在物の浮上程度が最も低くなっている。この場合
に比較して、吐出角度θが下向き１５度の浸漬ノズルの
使用によって介在物の浮上指数は約２倍に増加してい
る。介在物の浮上分離に与える吐出角度θは、４０度で
その効果が飽和する傾向が見られた。

【００１２】また、静磁場４０の印加位置が介在物の浮
上程度に及ぼす影響について、同様な水銀モデルを使用
した実験により得られた結果を図８に示す。このとき、
浸漬ノズル１０の下向きの吐出角度θは、４０度の一定
値に設定した。図８から明らかなように、静磁場４０の
上端が吐出口１１の下端より下方に位置するとき、介在
物の低減効果が著しく増大する傾向が見られた。そし
て、吐出孔１１の下端から静磁場４０の上端までの距離
が１００ｍｍになったとき、介在物の浮上効果が最大と
なった。

【００１３】浸漬ノズル１０の吐出孔１１下端から静磁
場４０の上端までの距離が１００ｍｍの場合に介在物の
浮上効果が最大となる理由は、次のように推察される。
浸漬ノズル１０の吐出孔１１に静磁場４０が近すぎる
と、吐出孔１１近傍の大きな流速を有する吐出流３１が
静磁場４０内に人り、制動力は等しくても、静磁場４０
出側での流速の絶対値は大きいということがマイナスに
作用する。そこで、連鋳鋳型２０の長辺壁に対向して磁
極を配置するに際し、磁極の上端を吐出孔１１の下端よ
りも下方に配置させることにより、溶鋼中介在物が効率
良く浮上分離される。浮上分離を更に効果的にするため
には、浸漬ノズル１０からの吐出流３１が直進して連鋳
鋳型２０の短辺壁２１に衝突する位置よりも上方に静磁
場４０を配置することが望ましい。

【００１４】静磁場４０が吐出口１１から離れすぎる
と、吐出流３１は、静磁場４０内に人る前に短辺壁２１
に到達する。そのため、下降流３２は、磁場の弱い領域
を短辺壁２１に沿って通過する。ここでは大きな制動力
を受けないことから、下降流速は相対的に大きなものと
なる。静磁場４０と吐出口１１との位置関係は、浸漬ノ
ズル１０や連鋳鋳型２０のサイズ等に応じて変わるもの
であり、一概に定めることはできない。しかし、コイル
上端を吐出口１１の下縁よりも下方に位置させる限り、
良好な制動作用が得られる。以上に示したように、短辺
壁２１に向けて開口した吐出孔１１の下向きの吐出角度
θを１５度以上に設定し、磁極の上端が吐出口１２の下
端よりも下方に位置するように、連鋳鋳型２０の長辺壁
に対向して磁石を配置させ、長辺壁に磁力線が直交し且
つ均一な静磁場４０を鋳型内の溶鋼流に作用させると
き、溶鋼の流動が制動制御される。その結果、介在物，
気泡等が鋳片に捕捉される原因である連鋳鋳型２０の短
辺壁２１に沿った下降流３６が減速する。

【００１５】

【実施例】湾曲型スラブ連続鋳造機により低炭素Ａｌキ
ルド鋼を連続鋳造し、幅６６０ｍｍ及び厚さ１２５ｍｍ
の断面を有する鋳片を製造した。なお、鋳造速度は、
１．４ｍ／分（溶鋼通過量に換算して０．８３トン／
分）に設定した。連続鋳造用浸漬ノズルとして、従来型
のノズル及び本発明に従ったノズルの両者を使用した。
従来型のノズルには、内径４０ｍｍの円筒体に吐出口を
水平方向に穿設した。吐出口の形状は、長径４３ｍｍ及
び短径３７ｍｍの縦楕円とした。他方、本発明に従った
ノズルでは、吐出角度θ＝４０度（下向き）で同様な縦
楕円とした。

【００１６】静磁場は、連鋳鋳型の長辺側に配置した電
磁石によって印加した。すなわち、幅７５０ｍｍ，長さ
１００ｍｍの一対のコイルを、浸漬ノズルの吐出孔下端
から５０ｍｍ下方にコイルのセンターが位置するように
鋳型長辺面外側に配置した。また対向するコイル間の距
離を２５０ｍｍに設定した。コイル間中心における磁束
密度は最大２０００ガウスであり、鋳型幅方向でほぼ均
一に分布していた。

【００１７】以上の装置を用いて連続鋳造した鋳片の内
部を観察し、介在物の分布及びピンホール発生状況を調
査した。調査結果を図９に示す。なお、それぞれの介在
物指数及びピンホール指数は、水平方向に穿設した吐出
口１１の下端から５０ｍｍ下方にコイル上端を位置させ
た比較例１を基準値とし、この基準値に対する比率で割
り出した。水平方向に吐出口１１が穿設されている限
り、比較例１と比較例２との対比から明らかなように、
コイルの上端と吐出口１１の下端との位置関係に対応し
た介在物分布の変化が検出されなかった。ただし、ピン
ホール指数は、吐出口１１の上方にコイル上端を位置さ
せた比較例２の方が少なくなっている。吐出角度θ＝４
０度（下向き）で吐出口１１を穿設した浸漬ノズルを使
用し、吐出口１１とコイルとの位置関係を比較例１と同
様に設定した比較例３では、介在物指数に若干の減少が
見られるものの、ピンホール指数が大きくなっている。

【００１８】これに対し、吐出角度θ＝４０度（下向
き）で吐出口１１を穿設した浸漬ノズルを使用すると共
に、吐出口１１の下方にコイルを位置させた本発明例で
は、比較例１に比べ、鋳片内介在物が４５％、ピンホー
ルが８０％と両者共に大幅に低減している。このことか
ら、本発明例で得られた鋳片は、介在物及びピンホール
の何れも少なく、清浄度の高い鋳片であることが判る。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、下向きの吐出角度で吐出口が穿設された浸漬ノズル
を使用し、吐出口の下縁よりも下方に静磁場を作用させ
ることにより、反転流を増速させることなく、連鋳鋳型
の短辺壁に沿って下降する溶鋼流を減速させている。こ
れにより、下降流による介在物や気泡の押込み及び反転
流によるモールドパウダーの巻込みが抑制され、清浄度
の高い鋳片が製造される。このようにして得られた鋳片
は、清浄度が高いことから、後続する熱延工程等で生じ
る欠陥が大幅に低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 静磁場を印加しない従来の連鋳鋳型内溶鋼の
流動状態を示す模式図

【図２】 静磁場を印加した従来の連鋳鋳型内溶鋼の流
動状態を示す模式図

【図３】 浸漬ノズルの吐出口下縁より高く静磁場印加
領域を設定したときの溶鋼流動状態を示す模式図

【図４】 本発明に従った浸漬ノズル

【図５】 本発明に従った連鋳鋳型内における溶鋼流動
状態を示す模式図

【図６】 水銀モデル実験により得られた浸漬ノズルの
吐出角度と短辺側下降流速との関係

【図７】 水銀モデル実験により得られた浸漬ノズルの
叶出角度と溶鋼中介在物の浮上効果との関係

【図８】 静磁場印加位置が溶鋼中介在物の浮上効果に
与える影響

【図９】 比較例及び本発明例における非金属介在物指
数及びピンホール指数を示すグラフ

【符号の説明】

１０：浸漬ノズル １１：吐出口 １２：ボックス
２０：連鋳鋳型 ２１：短辺壁 ３１：吐出流 ３２：下降流 ３
３：反転流 ３５：モールドパウダー ３６：本発
明に従って減速された均一な下降流 θ：吐出口の吐
出角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浸漬ノズルを介して連鋳鋳型内に溶鋼を
   鋳込む際、前記連鋳鋳型の短辺壁に向けて下向きの吐出
   角度θ≧１５度で開口した吐出口をもつ浸漬ノズルを使
   用し、且つ上端が前記吐出口の下端よりも下方に位置す
   る磁極を前記連鋳鋳型の長辺壁に対向配置し、前記長辺
   壁に垂直で且つ均一な静磁場を前記連鋳鋳型内の溶鋼流
   に作用させることを特徴とする連鋳鋳型内溶鋼の流動制
   御方法。