JP5073531B2 - スラブの連続鋳造装置及びその連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融金属を浸漬ノズルを介して連続鋳造用鋳型に注入しスラブを製造する連続鋳造装置及びその連続鋳造方法に関する。

従来、スラブの連続鋳造に際しては、スラブの製品品質の向上を目的として、連続鋳造用鋳型（以下、単に鋳型ともいう）に電磁撹拌装置を設け、浸漬ノズルの吐出口を介して鋳型内へ供給された溶鋼を電磁撹拌し、鋳型内に旋回流を発生させる方法が使用されてきた。
例えば、特許文献１には、溶鋼湯面の位置が電磁撹拌装置のコア中心からコア上端までの範囲内となるように、電磁撹拌装置を鋳型に設置し、鋳型内に流動を付与して鋳造を行う方法が開示されている。
また、特許文献２には、電磁撹拌装置により鋳型内に流動を付与して鋳造を行うに際し、浸漬ノズルの吐出口位置が電磁撹拌装置の電磁コイルの下端位置より低い位置となるように設置する方法が開示されている。
なお、特許文献３には、製造する鋳片がスラブと異なる丸鋳片（ブルームの一種）ではあるが、鋳型の外周全面に移動磁界方式の電磁コイルが配設され、しかもこの電磁コイルの下方には電磁遮蔽材が配置された連続鋳造装置が開示されている。

特開平７−３１４１０４号公報 特開２００４−４２０６２号公報 特開平７−２５６４１４号公報

しかしながら、前記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１の方法では、図７に示すように、電磁撹拌装置にて形成される溶鋼流動（以下、撹拌流ともいう）と、浸漬ノズルからの吐出流の向きが逆方向の部位では、流れの干渉が発生し、淀みにより気泡と介在物が鋳片に取り込まれたり、更には干渉域における溶鋼流の乱れによる湯面変動で鋳片のパウダー巻込みを生じさせる。このため、鋳片清浄性が劣化し、製品品質の低下を招く恐れがある。
また、溶鋼流動と吐出流の向きが同じ順方向の部位では、浸漬ノズルの吐出流の増大を招き、気泡と介在物の侵入深さを増大させ、その浮上阻害を招くため、鋳片の表面から奥深い位置で気泡と介在物が凝固シェルに付着し、製品欠陥を発生させる恐れがある。前記逆方向、順方向の課題が同時に鋳型内で発生し、いずれも製品品質の低下の原因となる。
そして、特許文献２の方法では、電磁コイルの下方まで磁場が形成されるため、前記した撹拌流と吐出流の流れの干渉及び吐出流の増大を招き、前記と同様に気泡と介在物の浮上分離を阻害させる恐れがある。

上記した特許文献１、２の問題点を解決する手段として、特許文献３に開示された連続鋳造装置が考えられるが、特許文献３の製造対象は丸鋳片であり、本発明が製造対象とするスラブとは以下に示す相違点がある。
丸鋳片を製造する鋳型は、通常、鋳型の内径が３００ｍｍ以下程度の大きさであり、スラブ（例えば、厚み：１２０〜３００ｍｍ程度、幅：８００〜１８００ｍｍ程度）を製造する鋳型と比較して大幅に小さく、鋳型内の電磁撹拌による溶鋼流と浸漬ノズルからの吐出流の関係は全く異なる。
即ち、丸鋳片を製造する鋳型内の電磁撹拌流は、電磁撹拌に用いる電磁コイルが鋳型壁面の全周囲に沿って設置され旋回流を形成する（特許文献３の図２参照）。このため、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流には、鋳型内の電磁撹拌による溶鋼流と浸漬ノズルからの吐出流の流れの干渉及び加速を招くという二つの問題が発生しない。これは、浸漬ノズルの吐出口が、特許文献３のように、真下になるように配置されていることによる。
また、丸鋳片を製造する鋳型は、電磁コイルが鋳型周囲に配設された構成であり、幅広の長片部材（鋳型２面）に電磁撹拌装置を対向配置させたようなスラブを製造するための設備とは、その構成が全く異なる。
更に、スラブの用途は薄板材であり、厚減比を大きくとった圧延がなされ、また自動車用外板に代表されるように、高品質が必要であるため、鋳片内のパウダー、気泡、及び介在物等の微小な異物が製品欠陥に結びつく。従って、丸鋳片に比べ、製品品質の要求レベルは非常に高い。
以上のことから、特許文献３の連続鋳造装置では、特許文献１、２の課題すら発生しないのみならず、その解決も図れない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制し、製品疵の少ない良好な品質のスラブを製造可能なスラブの連続鋳造装置及びその連続鋳造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るスラブの連続鋳造装置は、溶融金属の流路を形成する筒体の下部の両側側方に吐出口が設けられ、しかも該吐出口の軸心を水平方向から水平方向に対して下向きに６０度の範囲内とした浸漬ノズルと、
断面矩形状の空間部を有し、該空間部を形成する幅広の長片部材に対向配置された少なくとも一対の電磁撹拌装置が設けられた連続鋳造用鋳型を備え、
前記浸漬ノズルの前記吐出口を介して前記連続鋳造用鋳型内に溶融金属を供給し、該連続鋳造用鋳型内の溶融金属を前記電磁撹拌装置によって撹拌し凝固させながらスラブを製造する連続鋳造装置において、
前記浸漬ノズルの前記吐出口の上端位置は、前記電磁撹拌装置の下端位置以下の位置にあり、前記各電磁撹拌装置の下方位置には、該電磁撹拌装置によって発生する磁場による前記連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制する磁気遮蔽板が設けられ、しかも前記電磁撹拌装置のコアの高さ方向の厚みをｈとした場合、前記磁気遮蔽板と前記電磁撹拌装置との間隔をｈ／５以上ｈ以下の範囲内とする。

第１の発明に係るスラブの連続鋳造装置において、前記磁気遮蔽板の上端位置を、前記浸漬ノズルの前記吐出口の上端位置以下の位置とし、前記磁気遮蔽板の下端位置を、前記浸漬ノズルの前記吐出口の下端位置以下の位置とすることが好ましい。
第１の発明に係るスラブの連続鋳造装置において、前記磁気遮蔽板の高さ方向の長さを５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲内とし、その厚みを１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
第１の発明に係るスラブの連続鋳造装置において、前記浸漬ノズルの前記吐出口の内幅ｄと該浸漬ノズルの内幅Ｄとの比（ｄ／Ｄ）を、１．０以上１．７以下の範囲内に設定していることが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係るスラブの連続鋳造方法は、第１の発明に係るスラブの連続鋳造装置を用いて前記スラブを製造する。
第２の発明に係るスラブの連続鋳造方法において、前記スラブの鋳造速度は１．０ｍ／分以上であることが好ましい。

請求項１〜４記載のスラブの連続鋳造装置、及び請求項５、６記載のスラブの連続鋳造方法は、連続鋳造用鋳型の長片部材に設けた電磁撹拌装置の下方に、磁気遮蔽板を所定の間隔で設けているので、溶融金属の流動、即ち撹拌流と浸漬ノズルからの吐出流との干渉、及び吐出流の流速の加速の影響を軽減できる。これにより、連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制し、製品疵の少ない良好な品質のスラブを製造できる。
特に、請求項２記載のスラブの連続鋳造装置は、浸漬ノズルの吐出口に対する磁気遮蔽板の設置位置を規定するので、撹拌流と吐出流との干渉、及び吐出流の流速の加速の影響を更に軽減できる。

請求項３記載のスラブの連続鋳造装置は、磁気遮蔽板の高さ方向の長さと厚みを規定するので、磁気遮蔽板からの漏洩磁場を抑制しながら、磁気遮蔽板による連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制する効果を高めることができる。
請求項４記載のスラブの連続鋳造装置は、浸漬ノズルの内幅Ｄと吐出口の内幅ｄとの比（ｄ／Ｄ）を規定することで、吐出口からの吐出流の速度が過剰に速くなることを抑制しながら、吐出口から鋳型内へ溶融金属を安定に供給できる。これにより、従来発生していた撹拌流と吐出流との干渉、及び吐出流の流速の加速の影響を軽減でき、連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制し、製品疵の少ない良好な品質のスラブを製造できる。

請求項６記載のスラブの連続鋳造方法は、スラブの鋳造速度を１．０ｍ／分以上とすることで、従来、撹拌流と吐出流との干渉、及び吐出流の流速の加速の影響が顕著に現れていた鋳造速度においても、連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制できる。これにより、製品疵の少ない良好な品質のスラブを、従来よりも生産効率を向上させて製造できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係るスラブの連続鋳造装置に使用する連続鋳造用鋳型の側断面図、図２は同スラブの連続鋳造用鋳型の平面図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るスラブの連続鋳造装置（以下、単に連続鋳造装置ともいう）１０は、浸漬ノズル１１と連続鋳造用鋳型（以下、単に鋳型ともいう）１２とを備え、浸漬ノズル１１の吐出口１３を介して鋳型１２内に溶鋼（溶融金属の一例）１４を供給し、鋳型１２内の溶鋼１４を鋳型１２に設けられた電磁撹拌装置１５によって撹拌させながら凝固させてスラブを製造する装置であり、鋳型１２には、電磁撹拌装置１５の下方位置に、電磁撹拌装置１５によって発生する磁場を調整する磁気遮蔽板１６が設けられている。以下、詳しく説明する。

浸漬ノズル１１は、溶鋼を貯留するタンディッシュ（図示しない）の底部に設けられ、溶融金属の流路１７を形成する筒体１８を有するものであり、この筒体１８の下部の両側側方には吐出口１３が設けられている。ここで、流路は、断面円形（断面楕円形でもよい）となっているが、吐出口は、例えば、断面円形、断面楕円形、断面矩形（正方形又は長方形）、又は断面多角形でもよく、筒体の片側に１個又は複数個形成することができる。このとき、吐出口の形状が断面円形の場合、その内幅は直径であり、他の形状の場合は、その断面積を円の面積とした場合の直径であり、また、吐出口が複数個ある場合は、全ての断面積を合計し円の面積とした場合の直径である。
また、吐出口１３の軸心の向きは、水平方向、即ち０度（好ましくは、水平方向に対して下向き１５度）から水平方向に対して下向きに６０度（好ましくは４０度）までの範囲内に設定する。ここで、吐出口の軸心を、水平方向に対して下向きに６０度を超える領域内に設定した場合、即ち、下方（真下も含む）へ向ける場合は、介在物と気泡がスラブの内部へ侵入し、内部欠陥が形成される。また、吐出口の軸心の向きを、水平方向に対して上向きに設定した場合には、強い上昇流を形成させ、パウダー巻込みを助長する。

この吐出口１３の内幅ｄと流路１７を形成する浸漬ノズル１１の筒体１８の内幅Ｄとの比（ｄ／Ｄ）を、１．０以上１．７以下の範囲内に設定することが好ましい。なお、筒体１８の内幅Ｄは、例えば、５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下（ここでは、７０ｍｍ）程度である。ここで、比（ｄ／Ｄ）が１．０未満の場合、吐出口１３の内幅ｄに対して、筒体１８の内幅Ｄが大きくなり、吐出口１３からの吐出流の流速が速くなり過ぎるため、電磁撹拌装置１５による撹拌流の効果が得られにくくなる。このため、製造するスラブの製品品質の更なる向上が望めない。
一方、比（ｄ／Ｄ）が１．７を超える場合、吐出口１３の内幅ｄに対して、筒体１８の内幅Ｄが小さくなり、吐出口１３からの吐出流の流速が遅くなるため、磁気遮蔽板１６による目立った効果が現れにくくなる。
以上のことから、吐出口１３の内幅ｄと筒体１８の内幅Ｄとの比（ｄ／Ｄ）を、１．０以上１．７以下の範囲内としたが、上限を１．５、更には１．３とすることが好ましい。

連続鋳造用鋳型１２は、間隔を有して対向配置される一対の幅狭の短片部材１９、２０と、この短片部材１９、２０を挟み込むようにして対向配置される一対の幅広の長片部材２１、２２とを有している。なお、各短片部材１９、２０と長片部材２１、２２とは、従来公知のものであり、例えば、溶鋼と接触する銅又は銅合金で構成された冷却板と、その背後に取付け固定された冷却水を流すバックプレートで構成されている。
これにより、内側には、断面矩形状（長方形）の空間部２３が形成される。なお、この空間部２３は、平断面の短辺の長さが、例えば、１２０〜３００ｍｍ程度、長辺の長さが、例えば、８００〜１８００ｍｍ程度であり、長片部材２１、２２に対して短片部材１９、２０を摺動させ、その間隔を可変にもできるが、固定のものでもよい。

長片部材２１、２２の上側（詳細には、バックプレート内）には、それぞれ前記した従来公知の電磁撹拌装置１５が設けられている。
この電磁撹拌装置１５は、多数枚の電磁鋼板を積層したコア２４に、電磁コイル２５を巻き、これを金属製（例えば、ステンレス）のケーシング（図示しない）内に配置したものである。従って、電磁撹拌装置１５の下端とは、ケーシングの下端を意味する。この電磁撹拌装置１５は、各長片部材２１、２２に少なくとも一個ずつ（即ち一対）設けられていればよい。ここで、各電磁撹拌装置に２個以上ずつ（即ち２対以上ずつ）設ける場合は、長片部材の幅方向に配置される。
なお、電磁撹拌装置１５のコア２４の高さ方向の厚みｈは、例えば、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下（ここでは、２００ｍｍ）程度である。
この連続鋳造用鋳型１２の空間部２３内に、吐出口１３が短片部材１９、２０と対向するように浸漬ノズル１１を配置（このとき、浸漬ノズル１１の吐出口１３の上端位置を、電磁撹拌装置１５の下端位置以下の位置に配置）し、この浸漬ノズル１１の吐出口１３を介して鋳型１２内に溶鋼１４を供給し、鋳型１２内の溶鋼を電磁撹拌装置１５によって撹拌する。これにより、鋳型１２内に、浸漬ノズル１１を中心として時計回り又は反時計回りに溶鋼流動、即ち撹拌流を形成し、溶鋼を凝固させながらスラブを製造する。

しかし、このようにしてスラブを製造するに際しては、図７に示すように、電磁コイル２５の下方まで磁場が形成されることによる溶鋼流動、即ち撹拌流と、浸漬ノズル１１の吐出口１３からの吐出流との干渉、及び撹拌流に伴う吐出流の加速の影響による問題が発生する。このため、製品疵が多く、製品品質が悪いスラブの製造を余儀なくされる。
そこで、この影響を積極的に軽減すべく、電磁撹拌装置１５の下方位置に電磁撹拌装置１５と幅方向に同じ長さ以上の磁気遮蔽板１６を配置するとともに、その設置位置を最適化することで、製品疵の少ない良好な鋳片を製造する。
この磁気遮蔽板１６は、例えば、磁場を通さない電磁鋼板で構成できるが、鉄もしくは一般炭素鋼で構成してもよい。なお、鉄もしくは一般炭素鋼で構成する場合は、電磁撹拌装置の誘導加熱により発熱するので、水冷構造とする。
なお前記した、浸漬ノズル１１の吐出口１３の上端位置を、電磁撹拌装置１５の下端位置以下の位置に配置とする理由は下記の通りである。
吐出口軸心の向きが水平から水平に対して下向き６０度の範囲としているため、吐出口１３の上端位置を電磁攪拌装置１５の下端位置より上に配置すると、磁気遮蔽板を設置しても、抑制し難い干渉や加速が起こるためである。

この磁気遮蔽板１６は、電磁撹拌装置１５のコア２４の高さ方向の厚みをｈとした場合、磁気遮蔽板１６と電磁撹拌装置１５（ケーシングの下端、以下同様）との間隔ｓをｈ／５（以下、１／５ｈともかく）以上ｈ以下の範囲内となるように、長片部材２１、２２に設置する。このとき、磁気遮蔽板１６は、長片部材２１、２２を構成する冷却板の厚みにもよるが、長片部材２１、２２の溶鋼接触面２６、２７から５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内にあるバックプレート内に設置する。
ここで、磁気遮蔽板１６と電磁撹拌装置１５との間隔ｓがｈ／５未満の場合、磁気遮蔽板１６と電磁撹拌装置１５、即ちコア２４との距離が近くなり過ぎ、撹拌が必要な領域における必要撹拌力が、磁気遮蔽板１６により低減して、目的とする製品品質を確保できない。
一方、間隔ｓがｈを超える場合、磁気遮蔽板１６と電磁撹拌装置１５との距離が遠くなり過ぎ、前記した必要撹拌力は確保できるものの、吐出流と撹拌流の干渉及び吐出流の加速を防止できず、やはり目的とする製品品質を確保できない。
以上のことから、磁気遮蔽板１６と電磁撹拌装置１５との間隔をｈ／５以上ｈ以下としたが、上限を４ｈ／５、更には３ｈ／５とすることが好ましい。

磁気遮蔽板１６は、その高さ方向の長さｘを５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲内とし、その厚みを１０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、磁気遮蔽板１６の幅方向の長さは、電磁撹拌装置１５の幅方向長さと同等、もしくはそれ以上にすることが好ましい。
ここで、磁気遮蔽板の長さｘが５０ｍｍ未満の場合、磁気遮蔽板の下方への漏洩磁場の残存影響が大きくなる。一方、磁気遮蔽板の長さｘが２００ｍｍを超える場合、磁気遮蔽板の下方からの漏洩磁場が少なくなり、磁気遮蔽板による撹拌流の改善効果は低位になる。
以上のことから、磁気遮蔽板の高さ方向の長さｘを５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲内に設定したが、下限を７０ｍｍとすることが好ましく、上限を１７０ｍｍ、更には１５０ｍｍとすることが好ましい。
また、磁気遮蔽板の厚みを１０ｍｍ（好ましくは２０ｍｍ）以上とすることで、電磁撹拌装置１５から発生した磁場の調整ができるため、その上限値については規定していないが、例えば、長片部材２１、２２への取付け時の作業性、及び経済性を考慮すれば１００ｍｍ以下とすることが好ましい。

更に、磁気遮蔽板１６の高さ方向の設置位置は、磁気遮蔽板１６の上端位置を、浸漬ノズル１１の吐出口１３の上端位置以下の位置とし、磁気遮蔽板１６の下端位置を、浸漬ノズル１１の吐出口１３の下端位置以下の位置とすることが好ましい。なお、磁気遮蔽板１６の長さｘは、吐出口１３の内幅ｄより長くしている。
ここで、磁気遮蔽板の上端位置を、吐出口の上端位置を超える上位置、即ち吐出口の上端より上位置に磁気遮蔽板を配置した場合、浸漬ノズルの吐出口からの流れが直接作用しない領域に磁気遮蔽板を設置することになり、撹拌流との干渉と加速という課題が発生しないばかりか、磁気遮蔽板の上端から一定の間隔をもって配置される電磁撹拌装置による撹拌領域を逆に縮小してしまうことになり、かえってスラブの表面品質を悪化させてしまうことになる。
また、磁気遮蔽板の下端位置を、吐出口の下端位置を超える上位置とする場合、吐出流と撹拌流の悪影響を低減する方法として、浸漬ノズルの鋳型内への浸漬深さを深くすることが考えられるが、この場合、浸漬ノズルの筒体の長さを過剰に長くする必要があり、浸漬ノズルに関する鋳造準備作業が実用的でないだけでなく、他の鋳型周辺装置との干渉等の問題も発生する。
以上のことから、磁気遮蔽板の上端位置を、浸漬ノズルの吐出口の上端位置以下の位置とし、しかも磁気遮蔽板の下端位置を、吐出口の下端位置以下の位置としたが、磁気遮蔽板の上端位置は浸漬ノズルの吐出口の上端位置に極力近づけて配置することが望ましい。

続いて、本発明の一実施の形態に係るスラブの連続鋳造方法について説明する。
スラブの製造に際しては、タンディッシュ（図示しない）に溶鋼を供給し、このタンディッシュから浸漬ノズル１１を介して、連続鋳造用鋳型１２へ溶鋼が供給される。そして、連続鋳造用鋳型１２内の溶鋼１４を、電磁撹拌装置１５によって撹拌し凝固させながら、製造したスラブを下流側へ送り出す。
このとき、スラブの鋳造速度（引き抜き速度）は、通常０．８ｍ／分以上であるが、本発明の効果を顕著に得るためには１．０ｍ／分以上、好ましくは１．２ｍ／分以上、更には１．４ｍ／分以上とすることが好ましい。これにより、スラブの生産効率を従来よりも向上できる。
なお、スラブの鋳造速度の上限値については規定していないが、現状可能な上限値としては、例えば、２．５ｍ／分程度である。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板との距離ｓが、鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響について、図３（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。この図３（Ａ）は、電磁撹拌装置、浸漬ノズル、及び磁気遮蔽板の相対位置関係と、そのときの鋳型内の溶鋼の流れについて示している。ここでは、浸漬ノズルの吐出口の上端位置と、電磁撹拌装置の下端位置を一致させている。また、（Ｂ）は、このときに製造したスラブの清浄性評点について示している。この清浄性評点とは、鋳造後のスラブの欠陥（例えば、介在物、パウダー、及び気泡等）の数を評価したものであり、詳細には、スラブ表面から１ｍｍごとに研磨したサンプルを作製し、光学顕微鏡で欠陥の数を数え、欠陥個数（個／ｃｍ^２）に比例する数値を表したものである。即ち、清浄性評点が高くなれば製品品質が悪く、逆に低ければ製品品質が良好であることを意味する（以下、同様）。

なお、試験条件は、電磁撹拌装置の下端位置に浸漬ノズルの吐出口の上端位置を配置し、筒体の内幅Ｄを７０ｍｍ、ｄ／Ｄを１．０、吐出口の軸心を水平（０度）、磁気遮蔽板の長さを１００ｍｍ、厚みを３０ｍｍに固定し、スラブの鋳造速度Ｖｃを１．４ｍ／分にした。
図３（Ａ）から明らかなように、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板との間隔ｓを狭くする（磁気遮蔽板を上方へ動かす）に伴い、溶鋼の流動が変化することが分かる。また、間隔ｓを広くする（磁気遮蔽板を下方に動かす）に伴い、溶鋼の流動の変化が小さくなることが分かる（図３（Ａ）中の実線と点線との関係）。
詳しくは、図３（Ｂ）から明らかなように、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板の間隔ｓを狭くし（磁気遮蔽板を上方へ動かす）、コア厚みｈの１／５未満の距離にした場合、電磁撹拌装置前面の流速に影響し、必要な撹拌力を付与することができなくなる。
次に、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板の間隔ｓをｈ／５以上ｈ以下にした場合、電磁撹拌装置前面に必要な撹拌力を得ながら、電磁撹拌装置下方の撹拌力を低減することができ、浸漬ノズルの吐出口からの吐出流との干渉及び加速を防止できる。
最後に、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板の間隔ｓをコア厚みｈを超えるようにした場合、電磁撹拌装置下方の撹拌力を低減することができず、浸漬ノズルの吐出口からの吐出流との干渉及び加速を防止できない。
即ち、電磁撹拌装置の下方位置に磁気遮蔽板を有し、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板の間隔ｓを上記した適正範囲に設置することで、製品品質に影響を及ぼすスラブ表面の清浄性を改善するに必要な箇所を必要な撹拌力以上で、ピンポイントに撹拌して、清浄性評点を改善できることを確認した。

次に、磁気遮蔽板と浸漬ノズルの吐出口との相対位置が、鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響について、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。ここで、図４（Ａ）は、電磁撹拌装置、浸漬ノズル、及び磁気遮蔽板の相対位置関係と、そのときの鋳型内の溶鋼の流れについて示しており、（Ｂ）は、このときに製造したスラブの清浄性評点について示している。
なお、試験条件は、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板との間隔ｓを２／５ｈとし、筒体の内幅Ｄを７０ｍｍ、ｄ／Ｄを１．０、吐出口の軸心を水平（０度）、磁気遮蔽板の長さを１００ｍｍ、厚みを３０ｍｍに固定し、スラブの鋳造速度Ｖｃを１．４ｍ／分にした。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例１から明らかなように、磁気遮蔽板の上端位置を浸漬ノズルの吐出口の上端位置より下方（磁気遮蔽板の上端の上方４０ｍｍの位置に吐出口の上端）に配置した場合、吐出流と撹拌流の干渉、及び撹拌流による吐出流の加速が一部発生し、清浄性評点を磁気遮蔽板がない場合の清浄性評点である３未満とすることはできたものの、浸漬ノズルの吐出口に付着物（例えば、介在物又は反応生成物）が堆積することにより、吐出口の軸心が変動し、清浄性評点が安定しない。

そして、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例２から明らかなように、磁気遮蔽板の上端位置を浸漬ノズルの吐出口の上端位置に配置した場合、吐出流と撹拌流の干渉、及び撹拌流による吐出流の加速を防止でき、清浄性評点を改善できることを確認できた。

更に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例３から明らかなように、磁気遮蔽板の下端位置を吐出口の下端位置の上方４０ｍｍの位置とした場合、吐出流と撹拌流の干渉、及び撹拌流による吐出流の加速を防止でき、清浄性評点を改善できることは確認できたが、以下の問題がある。
通常、浸漬ノズルの浸漬深さは、２００〜３００ｍｍ程度であるが、実施例３においては、浸漬ノズルの浸漬深さが４００〜５００ｍｍ以上となり、その結果、鋳型上端から浸漬ノズル先端までの長さが６００〜７００ｍｍ程度になる。このため、浸漬ノズルの重量が非常に重くなるとともに、浸漬ノズルをタンディッシュに装着した状態で、連続鋳造の開始作業と終了作業を行うには、浸漬ノズルと鋳型等の周辺装置との衝突防止のため、タンディッシュの昇降ストロークを大きくとり、浸漬ノズルを過剰に上昇させて回避させて搬送する必要が生じるので、実操業では実用的ではない。

続いて、磁気遮蔽板の長さが、鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響について、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。ここで、図５（Ａ）は、電磁撹拌装置、浸漬ノズル、及び磁気遮蔽板の相対位置関係と、そのときの鋳型内の溶鋼の流れについて示しており、（Ｂ）は、このときの電磁力について示している。なお、図５（Ｂ）に示す縦軸の電磁力は、図５（Ａ）に示す磁気遮蔽板がない場合（図中の点線）の浸漬ノズルの吐出口の上端位置より深い領域に作用する電磁力を１．０として（図５（Ａ）中の斜線部の面積の撹拌流を引き起こす電磁力）、磁気遮蔽板の長さを変化させたときの電磁力の減衰を示している。
また、試験条件は、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板との間隔ｓを２／５ｈとし、磁気遮蔽板の厚みを１０ｍｍに固定した。
図５（Ｂ）から明らかなように、磁気遮蔽板の長さが長くなるに伴って、電磁力が小さくなることが確認された。特に、磁気遮蔽板の長さを５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲内とすることで、磁気遮蔽板による効果を経済的に得ながら、吐出流と撹拌流の干渉、及び撹拌流による吐出流の加速を防止できることを確認できた。

次に、スラブの鋳造速度が、鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響について、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。ここで、図６（Ａ）は、鋳型内の溶鋼の流れについて示しており、（Ｂ）は、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板の間隔及び鋳造速度を種々変えて製造したスラブの清浄性評点について示している。
なお、試験条件は、電磁撹拌装置の下端位置に浸漬ノズルの吐出口の上端位置を配置し、筒体の内幅Ｄを７０ｍｍ、ｄ／Ｄを１．０、吐出口の軸心を水平（０度）、磁気遮蔽板の長さを１００ｍｍ、厚みを３０ｍｍに固定した。
図６（Ａ）に示すように、浸漬ノズルの一方側の吐出口からの吐出流は、鋳造速度の増加に伴って増加する。その結果、撹拌流と吐出流とが干渉する領域においては、流速のばらつきが発生し、例えば、パウダーの巻き込みと湯面の乱れが助長され、製鋼に起因した製品欠陥が増加する結果となる。
また、浸漬ノズルの他方側の吐出口からの吐出流も、鋳造速度の増加に伴い増加する。その結果、加速領域では、介在物の侵入深さが一層深くなり（浮上効果が得られなくなり）、製鋼に起因した製品欠陥が増加する結果となる。

上記したこと、及び図６（Ｂ）に示す結果から、電磁撹拌装置と磁気遮蔽板との間隔ｓを１／５ｈ以上ｈ以下の範囲内とした場合、スラブの鋳造速度を速くしても、電磁撹拌装置による必要な撹拌力を得ながら、吐出流と撹拌流の干渉、及び撹拌流による吐出流の加速を防止でき、清浄性評点を改善できることを確認できた。
特に、スラブの鋳造速度を１．０ｍ／分、１．４ｍ／分、更には１．６ｍ／分と上昇させることで、本発明の効果がより顕著に現れる結果が得られた。
更に、浸漬ノズルの吐出口の内幅ｄと流路の内幅Ｄとの比（ｄ／Ｄ）についても試験を行ったところ、比（ｄ／Ｄ）を１．０以上１．７以下の範囲内とすることで、磁気遮蔽板による効果が得られることを確認できた。
以上のことから、本発明により、連続鋳造用鋳型内での溶鋼の流れの乱れを抑制し、製品疵の少ない良好な品質のスラブを製造できることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のスラブの連続鋳造装置及びその連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

本発明の一実施の形態に係るスラブの連続鋳造装置に使用する連続鋳造用鋳型の側断面図である。 同スラブの連続鋳造用鋳型の平面図である。 （Ａ）は電磁撹拌装置、浸漬ノズル、及び磁気遮蔽板の相対位置関係と鋳型内の溶鋼の流れを示す説明図、（Ｂ）は電磁撹拌装置と磁気遮蔽板との距離が鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響を示した説明図である。 （Ａ）は電磁撹拌装置、浸漬ノズル、及び磁気遮蔽板の相対位置関係と鋳型内の溶鋼の流れを示す説明図、（Ｂ）は浸漬ノズルの吐出口と磁気遮蔽板との相対位置が鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響を示した説明図である。 （Ａ）は電磁撹拌装置、浸漬ノズル、及び磁気遮蔽板の相対位置関係と鋳型内の溶鋼の流れを示す説明図、（Ｂ）は磁気遮蔽板の長さが電磁力に及ぼす影響を示した説明図である。 （Ａ）は鋳型内の溶鋼の流れを示す説明図、（Ｂ）は電磁撹拌装置と磁気遮蔽板の間隔及び鋳造速度を種々変えることにより鋳型内の溶鋼流に及ぼす影響を示した説明図である。 従来例に係る連続鋳造用鋳型内での溶鋼の流れを示す説明図である。

符号の説明

１０：スラブの連続鋳造装置、１１：浸漬ノズル、１２：連続鋳造用鋳型、１３：吐出口、１４：溶鋼（溶融金属）、１５：電磁撹拌装置、１６：磁気遮蔽板、１７：流路、１８：筒体、１９、２０：短片部材、２１、２２：長片部材、２３：空間部、２４：コア、２５：電磁コイル、２６、２７：溶鋼接触面

Claims (6)

1. 溶融金属の流路を形成する筒体の下部の両側側方に吐出口が設けられ、しかも該吐出口の軸心を水平方向から水平方向に対して下向きに６０度の範囲内とした浸漬ノズルと、
   断面矩形状の空間部を有し、該空間部を形成する幅広の長片部材に対向配置された少なくとも一対の電磁撹拌装置が設けられた連続鋳造用鋳型を備え、
   前記浸漬ノズルの前記吐出口を介して前記連続鋳造用鋳型内に溶融金属を供給し、該連続鋳造用鋳型内の溶融金属を前記電磁撹拌装置によって撹拌し凝固させながらスラブを製造する連続鋳造装置において、
   前記浸漬ノズルの前記吐出口の上端位置は、前記電磁撹拌装置の下端位置以下の位置にあり、前記各電磁撹拌装置の下方位置には、該電磁撹拌装置によって発生する磁場による前記連続鋳造用鋳型内での溶融金属の流れの乱れを抑制する磁気遮蔽板が設けられ、しかも前記電磁撹拌装置のコアの高さ方向の厚みをｈとした場合、前記磁気遮蔽板と前記電磁撹拌装置との間隔をｈ／５以上ｈ以下の範囲内とすることを特徴とするスラブの連続鋳造装置。
2. 請求項１記載のスラブの連続鋳造装置において、前記磁気遮蔽板の上端位置を、前記浸漬ノズルの前記吐出口の上端位置以下の位置とし、前記磁気遮蔽板の下端位置を、前記浸漬ノズルの前記吐出口の下端位置以下の位置とすることを特徴とするスラブの連続鋳造装置。
3. 請求項１又は２記載のスラブの連続鋳造装置において、前記磁気遮蔽板の高さ方向の長さを５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲内とし、その厚みを１０ｍｍ以上とすることを特徴とするスラブの連続鋳造装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラブの連続鋳造装置において、前記浸漬ノズルの前記吐出口の内幅ｄと該浸漬ノズルの内幅Ｄとの比（ｄ／Ｄ）を、１．０以上１．７以下の範囲内に設定していることを特徴とするスラブの連続鋳造装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラブの連続鋳造装置を用いて前記スラブを製造することを特徴とするスラブの連続鋳造方法。
6. 請求項５記載のスラブの連続鋳造方法において、前記スラブの鋳造速度は１．０ｍ／分以上であることを特徴とするスラブの連続鋳造方法。

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