JP2603402B2 - ストレート浸漬ノズルを用いた無欠陥鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造によって得ら
れる鋼スラブの表面および内部品質を大幅に改善すると
ともに高速鋳造をも可能とするストレート浸漬ノズルを
用いた無欠陥鋳片の連続鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、幅広鋼板の製造に用いられている
スラブの如き鋼片の連続鋳造においては、溶鋼を収容し
たタンディッシュと連続鋳造鋳型との間の溶鋼流路とし
て、通常耐火物製の浸漬ノズルが使用されている。特開
昭62−252650号公報で示されているように、浸漬ノズル
を用いる連続鋳造では、吐出孔を鋳型短辺壁に向けた二
孔ノズルが多用されている。これは周知のように注入流
動が鋳片内部深く侵入することを防止するためであっ
て、逆Ｙ状二孔ノズルとしての利用がなされている。し
かしながら、この逆Ｙ状二孔ノズルは、特にアルミキル
ド鋼の連続鋳造時にノズル内面にアルミナが付着し易い
ため、鋳造時間の経過に伴い溶鋼流路が狭められ、鋳造
中の詰まり発生により各吐出孔から吐出される溶鋼流動
に差を生じる。このためモールドパウダを溶鋼中に巻き
込んだり、逆にモールドパウダへの熱量供給不十分とな
りパウダの溶融不足を引き起こしたりするばかりでな
く、溶鋼中への非金属介在物の巻き込みの原因となる。
さらには、所望の流量を得ることができなくなるという
問題があった。

【０００３】このため、前記アルミナ等の介在物の付着
を減少させるべきノズル内に不活性ガスを供給して溶鋼
と共に流下するガス気泡でノズル内を洗浄することが行
われている。しかしながらこの手段を採用してもアルミ
ナの付着は避けられず、特にノズル底部においてアルミ
ナの堆積が大きく各孔からの溶鋼流量がアンバランスに
なる。また高スループットになり溶鋼の吐出流速が大き
い場合には、該ガスが流速の大きい溶鋼流に巻き込まれ
鋳型内の湯面上に浮上できずに凝固シェルに捕捉される
ため、冷延後該ガス起因の膨れ欠陥が発生する。

【０００４】逆Ｙ状二孔ノズルから吐出される溶鋼の偏
流を防止する手段として特開昭62−252650号公報には、
浸漬ノズルの左右の溶鋼レベルを検出し、電磁攪拌によ
りレベル差をなくするように調整して鋳型の偏流を制御
するものが開示されている。しかるにこの従来技術を用
いても左右の吐出孔から吐出される溶鋼流が短辺壁に衝
突して上下に反転する反転流を皆無にすることはでき
ず、特に鋳造速度が増加するほど、またスラブ幅が狭く
なるほど反転流の影響を無視できなくなり、介在物の溶
鋼中への巻き込みや、モールドパウダの巻き込みなどが
発生することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】炭素濃度が500ppm以下
になる、主にAlで脱酸したアルミキルド鋼を用いて連続
鋳造の際におけるノズル詰まりについて種々調査、検討
を重ねた結果、溶鋼中の酸素濃度を 30ppm以下、より好
ましくは 20ppm以下に調整し、浸漬ノズルのノズル本体
の先端を開放して溶鋼の吐出口としたストレートノズル
を用いるとノズル詰まりがほとんどなく、さらに吐出流
がすべて下方に向かうことによって湯面の乱れが非常に
小さくなることも明らかとなった。但し、このようなス
トレートノズルにおいては、溶鋼の吐出流速が鋳型の出
側（下方）に向かうため、溶鋼中の介在物や気泡などが
クレータの奥深くまで侵入する恐れが存在する。

【０００６】連続鋳造においてノズル先端を開放したス
トレート浸漬ノズルを使用するものとしては本出願人の
提案になる特開昭59−101261号公報がある。この従来技
術では、ノズル先端を開放したストレート浸漬ノズルの
吐出口から下方に向け吐出される溶鋼流を静磁場発生装
置から静磁場を作用させ溶鋼の下降流動に電磁ブレーキ
を利かせて、流入流が鋳片内部に深く侵入するのを防止
している。

【０００７】本発明は前記特開昭59−101261号公報で提
案した従来技術を改良し、連続鋳造中にタンディッシュ
からストレート浸漬ノズルに注入する溶鋼中に不活性ガ
スを吹き込んでアルミナ等の介在物の付着を防止するこ
とを試みた。その結果、ノズル内に不活性ガスを吹き込
むため、静磁場発生装置により電磁ブレーキを利用して
ストレート浸漬ノズルから吐出される溶鋼流に制動をか
けても、溶鋼流と共に流下するガス気泡が多いため、鋳
片内の溶鋼クレータに深く侵入したガス気泡が鋳片凝固
シェルに補足され、鋳片にピンホールを発生し、気泡欠
陥の原因となることがわかった。

【０００８】本発明は、前述の事情にかんがみてなされ
たものであり、ストレート浸漬ノズル内を流下する溶鋼
中に不活性ガスを吹き込んで高速鋳造しても鋳片中にガ
ス気泡に起因するピンホールあるいはピンホールと介在
物がスラブ中に欠陥として発生することのないストレー
ト浸漬ノズルを用いた無欠陥鋳片の連続鋳造方法を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、タンディッシュから溶鋼を、一対の短辺壁
と長辺壁との組み合せからなる鋳型内に、タンディッシ
ュとつながるノズル先端を開放したストレート浸漬ノズ
ルを通して供給しつつ鋼スラブを連続鋳造するにあた
り、前記タンディッシュから前記ストレート浸漬ノズル
に注入される溶鋼に不活性ガスを吹き込むガス供給手段
を設けると共に、前記ストレート浸漬ノズルの吐出口よ
り上方の溶鋼浸漬部に複数のガス分離開孔を設ける一
方、前記浸漬ノズルの吐出口下方近傍部に対応する長辺
壁の背面に静磁場発生装置を配置し、前記ストレート浸
漬ノズルを流下する溶鋼中の不活性ガスを前記ガス分離
開孔から分離して浮上させると共に前記静磁場発生装置
により一方の長辺壁から他方の長辺壁に向かう静磁場を
発生させることによって前記ストレート浸漬ノズルの吐
出口から下方に向けて鋳型内に吐出される溶鋼の流速を
減速させることを特徴とするストレート浸漬ノズルを用
いた無欠陥鋳片の連続鋳造方法である。

【００１０】

【作用】図１および図２は本発明法に係わる装置の要部
構成を概略断面で示す説明図である。図１および図２に
おいて、タンディッシュ１の底部に設けた上ノズル２の
下部には固定プレート３が設けてある。この固定プレー
ト３の流路面側にはポーラスれんが４が埋設してあり、
ガス供給管５からポーラスれんが４にアルゴンガス等の
不活性ガスを供給するようになっている。なお、ポーラ
スれんが４を埋設する代わりに多数の細管を埋設してノ
ズル流路に開口させて不活性ガスを吹き込むようにする
こともできる。

【００１１】固定プレート３の下面に接するスライドプ
レート６は駆動シリンダ７を用いてスライドされ、その
開度を調節することによって溶鋼の流量が制御される。
スライドプレート６の下部にはタンディッシュ１とつな
がるストレート浸漬ノズル８が配設してあり、このスト
レート浸漬ノズル８ではノズル先端部を開放して溶鋼の
ストレート吐出口12とした構造になっていると共に吐出
口12より上方かつ鋳型10の一対の短辺壁10ａに対向した
溶鋼浸漬部にガス分離開孔９が設けてある。また、スト
レート浸漬ノズル８の吐出口12下方近傍に対応する一対
の長辺壁10ｂ背面に静磁場発生装置11が配置してある。

【００１２】なお、ストレート浸漬ノズル８のガス分離
開孔９は図４に示すようにその開孔部分断面積は全断面
積の１／２〜１／５範囲が適当である。その理由は１／
２を越えると開孔部分の溶損により寿命が短くなり、１
／５未満であるとガス抜き作用が不十分になるからであ
る。また、このガス分離開孔９は前記短辺壁 10aに対向
して設ける他、全周に分散配置しても良く、要は吐出口
12に至る間にガス抜きが実現されれば良い。

【００１３】タンディッシュ１の下部に設けた駆動シリ
ンダ７を作動して固定プレート３のノズル孔に対するス
ライドプレート６のノズル孔開度を調節しつつ、タンデ
ィッシュ１内の溶鋼をストレート浸漬ノズル８を通して
鋳型10内に注入する。このとき、固定プレート３の流路
面側に埋設したポーラスれんが４にガス供給管５から不
活性ガスを供給して、タンディッシュ１からストレート
浸漬ノズル８内に注入される溶鋼と共に不活性ガス気泡
を流下させる。ストレート浸漬ノズル８は、偏流を防止
するのに有効である他に流下する溶鋼中に存在するアル
ミナ等の介在物が付着し難い長所を持っている。ストレ
ート浸漬ノズル８内を流下する溶鋼中に不活性ガスの気
泡を存在させると、その洗浄作用によってノズル内面へ
の介在物付着をより一層確実に防止できるため、ノズル
閉塞がなくなる。

【００１４】ストレート浸漬ノズル８内を流下する溶鋼
がガス分離開孔９の位置まで流下すると、図３に示すよ
うに溶鋼と共に流下していた不活性ガスの気泡は、その
殆どがガス分離開孔９をくぐり抜けた後、ストレート浸
漬ノズル８の外周面近傍に沿って浮上分離され、湯面か
ら大気中に逃散する。ストレート浸漬ノズル８のストレ
ート吐出口12から鋳型10内に注入された溶鋼流は下向き
鉛直方向となるため偏流が防止されると共に、この下向
き鉛直方向の溶鋼流は、一対の長辺壁10ｂの背面にそれ
ぞれ配置された静磁場発生装置11を用いて、一方の長辺
壁１ｂから他方の長辺壁１ｂへの方向すなわち短辺壁１
ａと平行に発生される静磁場によって制動されて減速す
る。その結果、溶鋼流が鋳片内の未凝固溶鋼域に深く侵
入するのが阻止され溶鋼中に存在する介在物や気泡が凝
固シェル13に捕捉されるのを阻止することができる。

【００１５】

【実施例】次に実施例に基づいて本発明を説明する。ス
ラブ用連続鋳造装置を用いて、酸素濃度28〜34ppm の極
低炭アルミキルド鋼をガス分離開孔を有するストレート
浸漬ノズルを用いると共に、ノズル詰まり防止のための
アルゴンガスの吹き込み量を15Nl／min として静磁場を
印加しながら連続鋳造実験を行った。このときの鋳造条
件を以下に示す。

【００１６】 鋳造鋳型サイズ ： 厚み 215mm、幅2150mm タンディッシュの溶鋼スーパヒート ： 29〜34℃ スループット ： 2.9ton／min 静磁場発生装置 磁界進行速度 ： 1.0ｍ／秒 進行磁界の最大磁束 ： 約3000ガウス 比較のため同じ連続鋳造装置を用いて静磁場の作用なし
で逆Ｙ状二孔浸漬ノズルを用いる場合とストレート浸漬
ノズルを用いる場合についてアルゴンガスをほぼ同量で
吹き込む他はできるだけ同条件になるようにして比較実
験を行った。その結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】また得られた鋳片のアルミナ分布は図７に
示すように鋳片15の幅方向中央部および１／４の位置に
おける破線で示すＣ断面での厚さ方向（深さとして示
す）についてＸ線測定で観測したアルミナ個数の分布を
本発明の場合を図５に、また逆Ｙ状二孔浸漬ノズルによ
る従来法の場合を図６に示している。表１に示すよう
に、本発明法によればストレート浸漬ノズルによる従来
法に比較してスラブピンホール個数は大幅に低減され、
逆Ｙ状二孔浸漬ノズルの場合と同レベルの２個／ｍ² に
維持できると共に、極低炭素鋼製品欠陥発生率を従来の
場合に比較して１／３の0.05％に低減することができ
る。

【００１９】図５に示すように本発明によれば、アルミ
ナは深さ方向に集積をもたずに分布している。そのため
鋳片の厚さ（深さ）方向中心までアルミナが分布してお
り、ストレート浸漬ノズルであることに由来して偏流が
発生していないことを裏付けている。これに対して図６
に示すように逆Ｙ状二孔浸漬ノズルを用いる従来法で
は、アルミナが表面より20mm内部に集積し始め、40〜50
mmに集積帯をもっており、これは偏流が発生しているこ
とを裏付けている。

【００２０】ノズル内にアルゴンを吹き込んだ従来の逆
Ｙ状二孔浸漬ノズルを用いた場合には、３チャージ分を
継続して鋳造するとノズル吐出口近傍に最大で10mm厚に
なるアルミナ付着物の層が認められたが、これに対して
ストレート浸漬ノズルにガスを吹き込む従来法とストレ
ート浸漬ノズルにガス分離開孔を設ける本発明法ではア
ルミナ付着物はほとんど認められなかった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、溶鋼の
吐出流がストレート浸漬ノズルのストレート吐出口から
下向き鉛直になるので横方向への偏流が防止されるた
め、偏流に起因するトラブルが解消され、ストレート浸
漬ノズル内を流下する溶鋼中に不活性ガスの気泡が存在
するので、その洗浄作用によりアルミナ等の介在物がノ
ズル内に付着するのを防止できる。

【００２２】またストレート浸漬ノズルのストレート吐
出口から溶鋼が吐出される前にガス分離開孔から溶鋼中
の不活性ガスが分離されるので、鋳型内に注入される溶
鋼中に持ち込まれる気泡は少なくなり、ピンホールの発
生が予防できる。さらにストレート浸漬ノズルから下向
きに鉛直に吐出される溶鋼の流速は静磁場発生装置の静
磁場により制動されて減速されるため溶鋼のスループッ
ト量を増加してもアルミナ等の介在物や不活性ガス気泡
の凝固シェルへの捕捉がないので品質の優れた鋳片が製
造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の構成を示す正面側の断面図
である。

【図２】本発明に係る装置の構成を示す側面側の断面図
である。

【図３】本発明に係るストレート浸漬ノズルのガス分離
開孔からのガス気泡の分離状況を断面で示す説明図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視を示す断面図である。

【図５】本発明法による鋳片のアルミナ分布状況を示す
グラフである。

【図６】従来法による鋳片のアルミナ分布状況を示すグ
ラフである。

【図７】鋳片のアルミナ分布を調査するための試験位置
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 上ノズル ３ 固定プレート ４ ポーラスれんが ５ ガス供給管 ６ スライドプレート ７ 駆動シリンダ ８ ストレート浸漬ノズル ９ ガス分離開孔 10 鋳型 10ａ 短辺壁 10ｂ 長辺壁 11 静磁場発生装置 12 ストレート吐出口 13 凝固シェル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−55157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3857（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュから溶鋼を、一対の短辺
   壁と長辺壁との組合せからなる鋳型内に、タンディッシ
   ュとつながるノズル先端を開放したストレート浸漬ノズ
   ルを通して供給しつつ鋼スラブを連続鋳造するにあた
   り、前記タンディッシュから前記ストレート浸漬ノズル
   に注入される溶鋼に不活性ガスを吹き込むガス供給手段
   を設けると共に、前記ストレート浸漬ノズルの吐出口よ
   り上方の溶鋼浸漬部に複数のガス分離開孔を設ける一
   方、前記ストレート浸漬ノズルの吐出口下方近傍部に対
   応する長辺壁の背面に静磁場発生装置を配置し、前記ス
   トレート浸漬ノズルを流下する溶鋼中の不活性ガスを前
   記ガス分離開孔から分離して浮上させると共に前記静磁
   場発生装置により一方の長辺壁から他方の長辺壁に向か
   う静磁場を発生させることによって前記ストレート浸漬
   ノズルの吐出口から下方に向けて鋳型内に吐出される溶
   鋼の流速を減速させることを特徴とするストレート浸漬
   ノズルを用いた無欠陥鋳片の連続鋳造方法。