JP2008073744A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ツインキャスティング時、鋳片短辺のカブレ疵やブレークアウトの発生を防止する。
【解決手段】鋳型１の両短辺方向に溶鋼７を吐出する浸漬ノズルと、１つの同じ鋳型振動装置を用いて、シングルキャスティングまたはツインキャスティングを行なう連続鋳造方法である。厚さ２００〜３００mm、幅１１００〜２３００mmの鋳片のシングルキャスティング時は、浸漬ノズル３のそれぞれの吐出孔からの吐出溶鋼に、前記厚さで幅が５００〜１１００mmの鋳片を、Ｖ≧−０．５８×ΔＴ＋６１．６（Ｖ：吐出孔からの溶鋼吐出流速（cm／sec）、ΔＴ：溶鋼過熱度（℃））を満足する条件でツインキャスティングする際は、少なくとも浸漬ノズル３ａ，３ｂと仕切り２との間の側の吐出孔からの吐出溶鋼に、それぞれ厚み中心部での磁場強度が１５００〜４０００G以下の静磁場による電磁力を印加する。
【効果】品質及び鋳造能率の向上や安定稼動化が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋳型の両短辺方向に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと、１つの同じ鋳型振動装置を用いて、シングルキャスティングとツインキャスティングを使い分けて例えば鋼を連続鋳造するに際し、鋳型のサイズの違いに応じて電磁ブレーキの使用方法を変更し、鋳型内の溶鋼流動を適正なものにして連続鋳造する方法に関するものである。

鋼の連続鋳造用鋳型は、一般的に、鋳型の短辺を移動して鋳造幅を可変とすることで、さまざまなサイズの鋳片を製造することができる。しかしながら、幅の狭い鋳片を製造する時は、鋳造速度の適正範囲が限られる関係上、タンディッシュから鋳型への溶鋼供給量を減少させる必要があるので、生産性が低下する。

そこで、非特許文献１に示される多条鋳造技術のように、１つのストランドにて２本あるいは３本以上の連続したスラブを製造できる連続鋳造設備が提案されている。
「わが国における鋼の連続鋳造技術史」社団法人日本鉄鋼協会、平成８年１１月３０日、３３５〜３３６頁

この中で、最も採用されている技術は、１つのストランドにて２本の連続したスラブを製造するツインキャスティングであり、このツインキャスティングと呼ばれる方法を用いることにより、幅の狭い鋳片の製造においても、鋳造能率を高位に保つことができる。

しかしながら、ツインキャスティングは、一般的にシングルキャスティングと交互に実施するので、シングルキャスティングとツインキャスティングの変更時には鋳型の交換が必要になる。この鋳型の交換には、非常に長い時間を要するので、これもまた生産能率低下の原因となる。

そこで、鋳型の長辺側中央部に仕切りを挿入したり、長辺側中央部から仕切りを離脱させることにより、鋳型を交換することなく、ツインキャスティングとシングルキャスティングを交互に実施できる連続鋳造設備を、出願人は特許文献１で開示した。この方法を採用すれば、幅の狭い鋳片の製造においても、鋳造能率を高位に保つことができる。
特開２００６−０９５５８６号公報

しかしながら、ツインキャスティング時において、鋳込幅を変更する時には、外側の短辺のみを移動させるので、タンディッシュに付属している浸漬ノズルが、図７に示すように、仕切り２によって分割されたそれぞれの鋳型１Ａ，１Ｂの中央に配されない場合がある。なお、図７中の３ａ，３ｂは浸漬ノズルを示す。

ちなみに、特許文献２では、浸漬ノズルの位置の指標を、浸漬ノズル中心から鋳型の可動側短辺までの距離Ｙを、同じく鋳型の固定側短辺までの距離Ｘで除した偏芯率Ｈ（＝Ｙ／Ｘ）で定めている。
特開２００３−０５３４８８号公報

しかしながら、偏芯率Ｈが請求項３に示す範囲の最大（＝２．５）、最小（＝０．６）に近い値をとる場合は、浸漬ノズルの吐出孔と鋳型の短辺との距離が短い側の鋳片短辺において、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の流速が速いまま凝固殻に衝突することになる。

このような場合、鋳型内の凝固殻が前記吐出流によって再溶解され、鋳型直下でのブレークアウトや、鋳片短辺における再溶解部での小さな漏鋼痕が残存して発生するカブレ疵が発生し易いという問題があった。鋳片にて発生するカブレ疵は、圧延後の鋼板で疵として残存するので、鋼板の製造工程において非常に問題となる。

この問題を解消するためには、浸漬ノズルの吐出孔と鋳型の短辺または仕切りとの距離が短い側（以下、距離Ａ側という。）への溶鋼吐出流速を減少させる必要があり、そのために鋳込速度の低下をもって対応する必要があった。

その他の手段として、静磁場を発生させ、溶鋼吐出流速を電磁的に制御する電磁ブレーキが公知の技術として挙げられる。電磁ブレーキは、鋳型内において、左右均等に静磁場をかけ、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の流速を抑制することを目的とし、この設備により鋳型内の流動が改善され、鋳片の品質に悪影響を及ぼす鋳型内溶鋼の湯面変動を抑制することができる。

しかしながら、上記技術では、限定された条件下でしか効果が得られず、浸漬ノズルの吐出孔と鋳型短辺または仕切りとの距離が長い側（以下、距離Ｂ側という。）の鋳片短辺側の溶鋼湯面への熱供給が乏しくなって湯面での溶鋼皮張りが発生し、鋳型内パウダーの巻き込み等、品質への悪影響が懸念されるという問題があった。

本発明が解決しようとする問題点は、ツインキャスティング時、距離Ａ側への溶鋼吐出流速を電磁ブレーキで抑制する場合は、限定された条件下でしか効果が得られないという点である。また、距離Ｂ側では、溶鋼湯面への熱供給が乏しくなり、湯面での溶鋼皮張りが発生し、品質への悪影響が懸念されるという点である。

本発明の連続鋳造方法は、
ツインキャスティング時に、鋳込速度を低下させること無く、鋳片短辺のカブレ疵やブレークアウトの発生を防止できるようにするために、
鋳型の両短辺方向に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと、１つの同じ鋳型振動装置を用いて、１つの鋳片を鋳造するシングルキャスティングと２つの鋳片を鋳造するツインキャスティングを行なう連続鋳造方法であって、
厚みが２００mm〜３００mm、幅が１１００mm〜２３００mmの鋳片をシングルキャスティングする際は、浸漬ノズルのそれぞれの吐出孔から吐出される溶鋼に、
また、厚みが２００mm〜３００mm、幅が５００mm〜１１００mmの鋳片を、Ｖ≧−０．５８×ΔＴ＋６１．６（Ｖ：吐出孔から吐出される溶鋼吐出流速（cm／sec）、ΔＴ：溶鋼の過熱度（℃）で、１０℃〜５５℃の範囲の値）を満足する条件でツインキャスティングする際は、少なくとも距離Ａ側の前記吐出孔から吐出される溶鋼に、
それぞれ厚み中心部での磁場強度が１５００G（ガウス）以上、４０００G（ガウス）以下である静磁場による電磁力を印加することを最も主要な特徴としている。

本発明では、シングルキャスティング時は、湯面変動防止のために左右均等に静磁場を印加し、またツインキャスティング時は、少なくとも距離Ａ側に印加することで、鋳込速度を低下させること無く、鋳片短辺のカブレ疵やブレークアウトを防止できるようになり、品質の向上及び鋳造能率の向上（鋳造能率の低下防止）、また安定稼動化を達成することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、従来例と比較しつつ、図１〜図６を用いて詳細に説明する。
図５はシングルキャスティング時、図６はシングルキャスティングからツインキャスティングに鋳型サイズを変更した後の、一般的な電磁ブレーキコイルの配置を示した図である。

これら図５，６に示すように、一般的には、鋳型１の長辺水冷銅板１ａ，１ｂの外側にそれぞれ２個ずつ、計４個の電磁ブレーキコイル４ａ〜４ｄが、ツインキャスティング時、仕切り２で二分割されたそれぞれの鋳型１Ａ，１Ｂの長辺側中央に位置するように配置されている。なお、図１，２中の１ｃ，１ｄは短辺水冷銅板、３は浸漬ノズルである。

このような配置の場合、シングルキャスティング時には、取鍋内の溶鋼を、タンディッシュとそれに付属する浸漬ノズル３を介して、図５に示す鋳型１の長辺水冷銅板１ａ，１ｂと短辺水冷銅板１ｃ，１ｄにて構成された鋳型１内に注入する。

その際、浸漬ノズル３の両吐出孔から吐出される溶鋼の流速を減少させ、凝固シェル短辺の再溶解防止、及び衝突流による上向きの溶鋼流速の減少により、鋳型内溶鋼湯面の変動を防止することを目的として、電磁ブレーキコイル４ａ〜４ｄより静磁場を発生させ、溶鋼の流速を電磁的に減少させる。

また、ツインキャスティング時においても同様の方法で電磁ブレーキコイル４ａ〜４ｄより静磁場を印加させるが、ツインキャスティングの場合、前記の電磁ブレーキコイル４ａ〜４ｄ配置の場合、浸漬ノズル３ａ，３ｂと仕切り２間では、静磁場の印加位置を溶鋼の吐出流が通らない（図６参照）。従って、前記シングルキャスティング時に記したような目的は果たすことができない。

これに対し、本発明の連続鋳造方法を実施する場合における電磁ブレーキコイルの配置を図１及び図２に示す。図１はシングルキャスティング時、図２はシングルキャスティングからツインキャスティングに鋳型サイズを変更した後の、電磁ブレーキコイルの配置を示した図である。

これら図１及び図２に示すように、本発明の連続鋳造方法を実施する場合、鋳型１の長辺水冷銅板１ａ，１ｂの外側にそれぞれ、例えば４個ずつ、計８個の電磁ブレーキコイル５ａ〜５ｈを、ツインキャスティング時、仕切り２で二分割されたそれぞれの鋳型１Ａ，１Ｂの長辺側中心の線対称位置に配置している。

すなわち、本発明の連続鋳造方法を実施する場合、図５，６に示した従来例に比べ、電磁ブレーキコイルの数を多く、細かく分配し、ツインキャスティング時、浸漬ノズル３ａ，３ｂと仕切り２間においても静磁場の印加位置を溶鋼の吐出流が通るようにしているのが特徴である。

従って、本発明の連続鋳造方法によるシングルキャスティング時には、図１の全ての電磁ブレーキコイル５ａ〜５ｈより静磁場を印加させ、従来通り溶鋼の吐出流を減少させる。

一方、本発明の連続鋳造方法によるツインキャスティング時には、短辺凝固殻の再溶解防止のために、浸漬ノズル３ａ，３ｂと仕切り２間における長辺水冷銅板１ａ，１ｂの外側に位置する電磁ブレーキコイル５ｂ，５ｃ，５ｆ，５ｇからのみ静磁場を発生させる。

そのために、本発明方法の実施に際しては、図２に示した電磁ブレーキコイル５ｂ，５ｆと、電磁ブレーキコイル５ｃ，５ｇと、電磁ブレーキコイル５ａ，５ｅと、電磁ブレーキコイル５ｄ，５ｈを対に、それぞれが制御できるようにし、鋳込幅にあった電磁ブレーキの使用を可能とさせる。

発明者は、先に説明したような電磁ブレーキコイルの配置によるシングルキャスティングでの湯面変動抑制効果、ツインキャスティングでのカブレ疵抑制の効果を検証するために、シングルキャスティング、ツインキャスティングそれぞれにおいて、調査を実施した。

調査は、装置全体の長さが３２mで７点曲げ、６点矯正の垂直曲げ型連続鋳造機を使用した連続鋳造により行った。
発明例と比較例の鋳造幅、鋳造厚さは、下記表１及び表２で示した通りに設定した。これはシングルキャスティング、ツインキャスティングとも、圧延のニーズに合わせた汎用的なサイズである。

また、溶鋼過熱度、鋳込速度に関しては表１及び表２に示した通りになった。さらに、電磁ブレーキの印加強度については、表１及び表２に示した通りに設定した。なお、表１及び表２に示した計算吐出流速は、｛（鋳込幅×鋳込厚さ×鋳込速度）／浸漬ノズル吐出孔面積｝×0.87（事前測定試験とのマッチング）によって計算した。例えば発明例３では、｛（９０cm×２５cm×８５cm/min）／７．４×８．６cm2×６０sec/min｝×０．８７＝４４．１cm/secとなる。

シングルキャスティングにおける湯面変動抑制効果の評価として、図３に示すように、渦流の湯面検知機６によって、鋳造中における鋳型１の短辺水冷銅板１ｃ近辺の溶鋼７の湯面変動量を測定した。

その結果、下記表３に示す通り、電磁ブレーキを印加しなかった比較例１では±１０mmの湯面変動幅であったものが、本発明の連続鋳造方法により電磁ブレーキを印加した場合には、湯面変動幅は±１mm又は±２mmに抑制された。

また、下記表４に示すように、滓噛み疵の発生率も、本発明の連続鋳造方法により電磁ブレーキ印加した場合の方（発明例１，２）が、電磁ブレーキを印加しなかった比較例１と比較して発生率が低位に抑制された。

一方、ツインキャスティングにおける鋳片のカブレ疵の評価として、厚さが２５０mm、幅が１０００mmの連続鋳造鋳片を鋳造した後の全スラブにおいて、鋳片短辺面を目視にて観察し評価した。そして、溶鋼過熱度と、溶鋼吐出流速の値と、カブレ疵の発生との関係を整理した。

その結果、図４に示したように、電磁ブレーキを印加しないで鋳造し（○、●印）、以前カブレ疵が発生していた条件（●印）下でも、本発明の連続鋳造方法により、浸漬ノズルと仕切り間に配置された電磁ブレーキコイルのみに３５００Gの静磁場による電磁力を印加した場合（□印）は、カブレ疵を発生することなく鋳造が可能となった。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、上記の発明例では、電磁ブレーキコイルを偶数個配置したものについて説明したが、間隔が小さくなる浸漬ノズル３ａ，３ｂと仕切り２間に静磁場による電磁力を印加できるものであれば、奇数個配置したものでも良い。

また、上記の発明例では、ツインキャスティング時、間隔が大きくなる浸漬ノズル３ａ，３ｂと両短辺水冷銅板１ｃ，１ｄ間に配置した電磁ブレーキコイル５ａ，５ｄ，５ｅ，５ｈには静磁場による電磁力を印加していないが、本発明により、高スループット操業を維持できることを考慮すると、電磁力を印加しても良いことは言うまでもない。

本発明の連続鋳造方法は、シングルキャスティングとツインキャスティングを使い分けるものだけでなく、シングルキャスティングとトリプルキャスティングを使い分けるものにも適用できる。

本発明の連続鋳造を実施する際のシングルキャスティング時の鋳型、浸漬ノズル、電磁ブレーキコイルの配置図である。 本発明の連続鋳造を実施する際のツインキャスティング時の鋳型、浸漬ノズル、電磁ブレーキコイルの配置図である。 湯面探知機の概要図である。 ツインキャスティングでの溶鋼過熱度、計算溶鋼吐出流速とカブレ疵発生の関係を示した図である。 従来の連続鋳造を実施する際のシングルキャスティング時の鋳型、浸漬ノズル、電磁ブレーキコイルの配置図である。 従来の連続鋳造を実施する際のツインキャスティング時の鋳型、浸漬ノズル、電磁ブレーキコイルの配置図である。 電磁ブレーキを搭載していないツイン鋳型でのツインキャスティング時の浸漬ノズルと鋳型短辺との位置関係を示した図である。

符号の説明

１ 鋳型
１ａ，１ｂ 長辺水冷銅板
１ｃ，１ｄ 短辺水冷銅板
２ 仕切り
３，３ａ，３ｂ 浸漬ノズル
５ａ〜５ｈ 電磁ブレーキコイル
７ 溶鋼

Claims (2)

1. 鋳型の両短辺方向に溶鋼を吐出する浸漬ノズルと、１つの同じ鋳型振動装置を用いて、１つの鋳片を鋳造するシングルキャスティングと２つの鋳片を鋳造するツインキャスティングを行なう連続鋳造方法であって、
   厚みが２００mm〜３００mm、幅が１１００mm〜２３００mmの鋳片をシングルキャスティングする際は、浸漬ノズルのそれぞれの吐出孔から吐出される溶鋼に、
   また、厚みが２００mm〜３００mm、幅が５００mm〜１１００mmの鋳片を、下記式を満足する条件でツインキャスティングする際は、少なくとも浸漬ノズルと鋳型の短辺又は鋳型の長辺側中央部に挿入した仕切りとの間隔が短い側の前記吐出孔から吐出される溶鋼に、
   それぞれ厚み中心部での磁場強度が１５００G（ガウス）以上、４０００G（ガウス）以下である静磁場による電磁力を印加することを特徴とする連続鋳造方法。
   Ｖ≧−０．５８×ΔＴ＋６１．６
   ここで、Ｖ：吐出孔から吐出される溶鋼吐出流速（cm／sec）
   ΔＴ：溶鋼の過熱度（℃）で、１０℃〜５５℃の範囲の値
2. 鋳型の２つの長辺側には、静磁場の電磁力を印加するための電磁コイルを、それぞれ４つ以上配置することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。

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