溝付浸漬ノズルを用いた中高炭素鋼の連続鋳造方法
【課題】凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造すると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止する、中高炭素鋼の連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】溶鋼吐出孔２の内底面３に溶鋼吐出溝５を刻設する。下記式（１）〜（３）を満足する。鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とする。溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、ａは溶鋼吐出溝５の刻設幅、Ａは溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９の幅、ｂは溶鋼吐出孔２の内底面３と溶鋼吐出溝５の内底面との交差線１０と、浸漬ノズル１の外周面と、の径方向における離隔距離、Ｂは浸漬ノズル１の周壁の厚みである。
【解決手段】溶鋼吐出孔２の内底面３に溶鋼吐出溝５を刻設する。下記式（１）〜（３）を満足する。鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とする。溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、ａは溶鋼吐出溝５の刻設幅、Ａは溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９の幅、ｂは溶鋼吐出孔２の内底面３と溶鋼吐出溝５の内底面との交差線１０と、浸漬ノズル１の外周面と、の径方向における離隔距離、Ｂは浸漬ノズル１の周壁の厚みである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（本明細書においては、鋳型コーナー部において凝固殻の形成が滞ることを単に「凝固遅れが発生する」とも称する。）
【０００３】
鋳型直下で凝固殻が破断して内部の溶鋼が流出する所謂ブレークアウトの主たる原因は凝固遅れの発生とされる。この凝固遅れの発生メカニズムは以下の通りである。即ち、（ａ）炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼においては、凝固時に包晶反応に起因する変形を伴うため、鋳型壁と凝固殻の間にエアギャップが生じ易く、このエアギャップが凝固殻から鋳型への抜熱を阻害し、もって、凝固遅れが発生し易い傾向にある。（ｂ）浸漬ノズルの吐出孔を通じて鋳型内に注入された速い溶鋼流が凝固殻に衝突すると、溶鋼から凝固殻への入熱が増加し、凝固遅れが発生し易い傾向にある。（ｃ）特に、鋳型コーナー部においては、エアギャップに起因する抜熱不足と浸漬ノズルから吐出された速い溶鋼流が凝固殻に衝突することによる入熱増大が重なって、一層、凝固殻の形成が滞り易い。
【０００４】
鋳型内に注入された溶鋼流の凝固殻への衝突速度を抑制する最も簡単な方法は鋳造速度を低くすることであるが、鋳造速度を低くすると生産性が低下してしまう。これに対し、生産性を確保しつつ上記の衝突速度を低減する方法としては浸漬ノズルの内径を太くする方法がある。しかし、この方法では鋳型内全体の平均流速が低下して、凝固界面における洗浄効果が低下し、気泡性欠陥が増大してしまう。
【０００５】
この種の技術として特許文献１には、吐出孔の内壁下部に、水平なノズル底面に対して下方に４０〜７５°の勾配を設けた浸漬ノズルが開示されている。そして、この勾配により、吐出流の水平速度成分が抑えられると記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、吐出孔下部に、底面にまで亘る切欠口を設けた浸漬ノズルが開示されている。この切欠口により、吐出孔の本来の下向流が一層助勢され、いわゆる大きな下向きの流れが形成され、メニスカスでの溶鋼表面流の流速低減が図られ、パウダー起因の表面欠陥を抑制できると記載されている。また、吐出孔まわりの堆積物の影響を受け難いので、上記の効果が長時間持続するとも記載されている。更には、上記の切欠口は、吐出孔の穴幅全体を切欠いて形成するものに限らず、例えば一部分だけ切欠いても所望の効果が得られるとされる。
【０００７】
【特許文献１】特開１１−２１６５４２号公報
【特許文献２】特開平５−１８５１９２号公報（第２頁第１カラム第４行、同第２カラム第４５〜４８行、第３頁第３カラム第９〜１０行、同第２９〜３０行、同第４カラム第３〜５行、同第２７〜３１行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造すると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止する、中高炭素鋼の連続鋳造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、鋳片の表面品質を一層向上させることにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、本願発明者らは、鋭意研究の末、上記課題を解決するには、吐出孔からの吐出流を部分的に分岐させることが有効であることを見出した。ここで、図５及び図６を参照されたい。図５は、従来の浸漬ノズルによって形成される溶鋼吐出流をイメージしたものである。図６は、本願発明の浸漬ノズルによって達成される溶鋼吐出流をイメージしたものである。即ち、本願発明は、図５に示されるような大きなまとまりを持った溶鋼吐出流を、図６に示されるように複数に分岐させ、もって、上記の課題を解決しようとするものである。
【００１０】
さて、遡って上記の特許文献１に関して言及するに、特許文献１には、溶鋼吐出流を縦断面図において分岐させようとする発想が一切開示されていない。また、特許文献２について言えば、特許文献２第３頁第４カラム第４〜５行に記載されている「一部分だけを切り欠いても所望の効果が得られる」という記載が、本願発明の上記着眼点と一致するかは定かではなく、そもそも特許文献２には凝固遅れについて言及がない。しかも、切欠口は垂直に切り立っており、この様子から、この切欠口が分岐を意図したものではなく、単に吐出孔の本来の下向流を助勢することのみが目的であることが伺える。
【００１１】
次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１２】
本発明の観点によれば、炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼を、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を８００〜２１００とし鋳型厚みＤ［ｍｍ］を２００〜３２０とする鋳型と、タンディッシュ内に保持される溶鋼を前記鋳型に注湯するのに供される有底円筒状の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルの内側底面から所定距離上方へ離れた位置において該浸漬ノズルの周壁に一対の対向する溶鋼吐出孔が穿孔され、前記溶鋼吐出孔の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とし、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］を１５〜５５とし、前記溶鋼吐出孔の内周側開口縁の下端と前記内側底面との距離Ｈ［ｍｍ］を１０〜５０とするものと、を用いて連続鋳造する、中高炭素鋼の連続鋳造は、以下のような方法で行われる。即ち、前記溶鋼吐出孔の内底面には、前記浸漬ノズルの底面視において前記溶鋼吐出孔の穿孔方向と平行に延びる溶鋼吐出溝を刻設すると共に、下記式（１）〜（３）を満足するものとする。鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とする。溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、
ａは、前記溶鋼吐出溝の刻設幅
Ａは、前記溶鋼吐出孔の外周側開口縁の幅
ｂは、前記溶鋼吐出孔の内底面と前記溶鋼吐出溝の内底面との交差線と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Ｂは、前記浸漬ノズルの内周面と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Δθは、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１と、前記溶鋼吐出溝の内底面が水平と成す角度と、の差
【００１３】
以上の方法によれば、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造できると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止できる。
【００１４】
上記の中高炭素鋼の連続鋳造は、更に、以下のような方法で行われる。即ち、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とする。以上の方法によれば、鋳片の優れた表面品質が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。図１は、連続鋳造機の概略図である。先ず、本図に基づいて、本実施形態に係る中高炭素鋼の連続鋳造に供される連続鋳造機１００の構成と作動を一例として簡単に説明する。
【００１６】
連続鋳造機１００は、注湯される溶鋼を冷却して所定形状の凝固殻を形成するための鋳型１０と、図略のタンディッシュに保持される溶鋼を鋳型１０へ所定流量で滑らかに注湯するための浸漬ノズル１と、鋳型１０の直下から鋳造経路Ｑに沿って複数で列設されるロール対１１と、を備える。本実施形態において前記の鋳造経路Ｑは、鉛直方向に延びる垂直経路部と、この垂直経路部の下流側に接続され、円弧状に延びる円弧経路部と、更にその下流側に設けられて水平方向に延びる水平経路部と、前記の円弧経路部及び水平経路部とを滑らかに接続するための矯正経路部と、から成る。
【００１７】
また、各ロール対１１は、鋳造対象としての鋳片を両広面でもって挟持する一対のロール１１ａ・１１ａから構成される。この一対のロール１１ａ・１１ａのロール面間の最短距離としてのロールギャップ［ｍｍ］は適宜の手段により調節可能に構成される。
【００１８】
また、前記の鋳造経路Ｑの上流には、鋳型１０内で形成され、該鋳型１０から引き抜かれる凝固殻に対して所定の流量で冷却水を噴霧する冷却スプレー１２が適宜に設けられる。一般に、前記の鋳型１０が１次冷却帯と称されるのに対して、この意味で、冷却スプレー１２が配される経路部は２次冷却帯と称される。
【００１９】
鋳型１０から引き抜かれ、鋳造経路Ｑに沿って搬送される凝固殻は、自然放熱や、上記冷却スプレー１２などにより更に冷却されて収縮する。従って、上記のロール対１１のロールギャップ［ｍｍ］は、一般に、鋳造経路Ｑの下流側へ進むに連れて緩やかに狭くなるように設定される。
【００２０】
以上の構成で、中高炭素鋼の連続鋳造を開始するときは、鋳型１０へ溶鋼を注湯する前に予め図略のダミーバーを前記の鋳造経路Ｑ内に挿入しておき、浸漬ノズル１を介して鋳型１０へ溶鋼を所定流量で注湯し始めると共に上記ダミーバーを下流側へ所定速度で引き抜く。そして、このダミーバーは、所定のメニスカス距離に到達したときに、適宜の手段により回収する。これで、中高炭素鋼が連続的に鋳造されるようになる。
【００２１】
次に、上記の連続鋳造機１００の一般的な操業条件を簡単に紹介する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、８００〜２１００とする。
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、２００〜３２０とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は、８００〜１０００とする。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、１．０〜２．５とする。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、１０〜４５とする。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、１〜３とする。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、０〜１０００とする。
・溶鋼成分は、当事者間の協定に基づく。代表的な成分は、ＣやＳｉ、Ｍｎである。これに、ＣｒやＴｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどが適宜に添加される。通常Ｐ及びＳは極力少なくなるように調整される。被削性その他の要求からあえて１５０ｐｐｍ程度のＳを添加する場合もある。その他の不可避の不純物を含む。
【００２２】
ここで、各用語を簡単に説明する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］及び鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、鋳型１０の上端で観念される。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、鋳片の引抜速度であって、前記複数のロール対１１のうち最上流に配されるロール対１１の周速度で観念される。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、鋳型１０内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。詳細は、本明細書の末尾に記載する。
・メニスカス距離Ｍ［ｍ］は、鋳型１０内の溶鋼の湯面（メニスカス）を起点とし、鋳造経路Ｑに沿って観念する距離［ｍ］を意味する。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、鋼１ｋｇに対して用いられる冷却水の容積を意味する。この冷却水は、０．８〜３７のメニスカス距離［ｍ］で観念される上記の２次冷却帯で鋳片に対して噴射／噴霧される。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、鋳型１０内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。詳細は、本明細書の末尾に記載する。
【００２３】
次に、本実施形態に係る連続鋳造機１００の具体的な操業条件を説明する。本実施形態に係る連続鋳造では、以下のような条件で操業する。
【００２４】
・対象鋼種：炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］：８００〜２１００
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］：２００〜３２０
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］：１．４〜２．２
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］：２０〜４５
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］：０、望ましくは５００〜１０００
・浸漬ノズル：後述する浸漬ノズル１を採用することとする。なお、この浸漬ノズル１は、本願出願人の過去の出願（特願２００７−０３８４６７号明細書）に開示されたものである。
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本実施形態において採用される浸漬ノズル１の形状等を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に係る浸漬ノズルの立面図である。図３は、図２の３−３線矢視断面図である。図４は、図２の４−４線矢視断面図である。図２に示される浸漬ノズル１は、タンディッシュ内に保持される溶鋼を鋳型１０内へ滑らかに注湯するのに供される有底円筒状のものであって、その使用状態においては垂直とされる。本図及び図３に示す如く浸漬ノズル１は、中空円筒状の耐火物により構成され、その下端は閉塞される。この浸漬ノズル１の内側底面Ｐから所定距離上方へ離れた位置において該浸漬ノズル１の周壁に一対の対向する溶鋼吐出孔２が穿孔される。更に、前記溶鋼吐出孔２の内底面３には、前記浸漬ノズル１の底面視（図４参照）において前記溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と平行に延びる溶鋼吐出溝５が刻設される。具体的には下記の通りである。
【００２６】
前記の浸漬ノズル１の周壁の耐火物厚み（図３において符号Ｂで示す。即ち、浸漬ノズル１の内周面６と、浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離に相当する。）は、同じく底壁の耐火物厚みと比較して若干薄肉とされる。前記の溶鋼吐出孔２は、タンディッシュから浸漬ノズル１へ流入する溶鋼を鋳型１０内へ適宜に吐出するための孔であって、一端は該浸漬ノズル１の内周面６に接続され、他端は該浸漬ノズル１の外周面７に接続され、更に、図３に示す垂直断面視において溶鋼吐出孔２はその穿孔方向が若干斜め下向きとなるように形成される。詳しくは、この溶鋼吐出孔２の内底面３が水平と成す角度θ１［ｄｅｇ．］（下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］、ただし、下向きを正とする。）は１５〜５５に設定される。溶鋼吐出孔２の内周側開口縁８は、図２に示す垂直断面視において角部に若干の丸みを帯びた矩形とされ、溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９も同様である。なお、この溶鋼吐出孔３の外周側開口縁９は内周側開口縁８よりも幅広に形成され、もって、図４に示す底面視において溶鋼吐出孔２は、内周側開口縁８から外周側開口縁９へ向かうにつれて徐々に拡大するように形成される。外周側開口縁９の幅は同じく符号Ａで示す。
【００２７】
図３において、溶鋼吐出孔２の内周側開口縁８の下端８ａと前記内側底面Ｐとの距離を符号Ｈで観念すると、この距離Ｈ［ｍｍ］は１０〜５０とする。図２の立面視において平面的に現れ得る内周側開口縁８（図２においては内周側開口縁８の一部は隠れ線を用いて明示した。）によって観念される、溶鋼吐出孔２の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とする。
【００２８】
前記の溶鋼吐出溝５の形状を以下に詳細に説明する。溶鋼吐出溝５は、前述したように図４に示す底面視において、前記溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と平行に延在し、その内周側端１０は溶鋼吐出孔２の内底面３に接続され、その外周側端１１（図２及び図３参照）は浸漬ノズル１の外周面７に接続される。この溶鋼吐出溝５は、図４において溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と垂直な方向に着目すると溶鋼吐出孔２の略中央に形成される。この溶鋼吐出溝５の刻設幅を符号ａで観念すると下記式（１）が満足される。また、溶鋼吐出孔２の内底面３と溶鋼吐出溝５の内底面１２との交差線（本実施形態では、溶鋼吐出溝５の内周側端１０が相当する。）と、浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離を符号ｂで観念すると下記式（２）が満足される。更に、図３に示される浸漬ノズル１の垂直断面視において前記溶鋼吐出溝５の内底面１２が水平と成す角度（ただし、下向きを正とする。）をθ２で観念し、溶鋼吐出孔２の下向き吐出角θ１と、溶鋼吐出溝５の内底面１２が水平と成す角度θ２と、の差を符号Δθで観念すると下記式（３）が満足される。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
【００２９】
なお、図２〜４に示すように本実施形態において溶鋼吐出溝５は、その内底面１２と側面とが直交するように構成されるが、実際には、製造上の便宜や強度上の問題を考慮して、前記の内底面１２と側面とが直交する部位には適宜にＲを付すのがよいであろう。同様に、面同士が鋭角に交差する部位や面同士が鈍角に交差する部位に対しては適宜のＲを付すのがよい。なお、Ｒが付される前の上記交差部位については、該交差部位を挟む一対の面を仮想的に延長すれば容易に観念できることは言うに及ばない。
【００３０】
ところで、上記の浸漬ノズル１の上端は、この浸漬ノズル１から鋳型１０内へ吐出される溶鋼の吐出流量を調節するための溶鋼流量調節ユニットを介してタンディッシュの底部に接続される。そして、以上のように構成される浸漬ノズル１は、その周壁に穿孔される溶鋼吐出孔２の穿孔方向４（図４参照。）が鋳型１０の幅方向と一致するようにタンディッシュ（実質的には上記溶鋼流量調節ユニット）に着設される。なお、メニスカスは、浸漬ノズル１の溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９の下端から概ね２００〜３００［ｍｍ］上方に位置するように設定される。
【００３１】
［試験１］
以下、本実施形態に係る中高炭素鋼の連続鋳造方法の技術的効果を確認するための試験に関して説明する。上述した各数値範囲などは、下記の試験により合理的に裏付けられている。
【００３２】
［試験１．１］指標
先ず、各試験の評価に供される指標に関して説明する。
【００３３】
［試験１．１．１］凝固遅れ度Ｃｇ［％］
凝固遅れ度Ｃｇ［％］は、凝固遅れの程度の指標である。詳細は、本明細書の末尾に記載する。
【００３４】
［試験１．１．２］スラブ品質
スラブ品質は、主として、スラブ鋳片の表面に発生し得る気泡性又はパウダー性の表面疵に着目するものである。その評価基準は、以下の通りとする。即ち、先ず、ボトム側から３本目のスラブ鋳片（概ね１２．５［ｍ］）の反基準面（反基準面とは、該水平経路部において上側の面を意味する。）を検査用に深さ１ｍｍ程度スカーフした後、目視で観察し、気泡性又はパウダー性の表面疵の有無を確認する。ボトム側から３本目のスラブ鋳片を検査対象とするのは、過去にスラブ鋳片を全量検査したことがあり、ボトム側から３本目のスラブ鋳片に、表面品質に関して代表性があることが判っているからである。また、検査用に深さ１ｍｍ程度スカーフするのは、黒皮（酸化鉄）を剥ぎ取って、気泡性の表面疵の有無を確認可能とするためである。また、「気泡性の表面疵」とは「鋳型内に吹き込んだＡｒガス気泡等の痕跡として直径１ｍｍ以上の球形状の凹みが認められる疵」を意味し、「パウダー性の表面疵」とは「鋳型パウダーが鋳片に噛み込まれた形となっている外接円直径１ｍｍ以上の大きさの疵」を意味する。
【００３５】
◆上記目視観察において如何なる表面疵も視認されなかった場合は、何ら手入れをすることなくそのまま圧延しても差し支えないので、この場合の試験はスラブ品質に関して「◎（大変良好）」と評価することとする。◆一方、上記目視観察において表面疵が視認されたが、上記反基準面をホットスカーフ又はグラインダーによって約１．５［ｍｍ］研削し再び上記目視観察したところ、該目視観察において如何なる表面疵も視認されなかった場合は、鋳片表面を手入れすることにより製品採取できるという意味で、この場合の試験はスラブ品質に関して「○（良好）」と評価することとする。◆しかし、上記研削の後の目視観察においても表面疵が視認された場合は、製品を採取できず、従って、この場合の試験はスラブ品質に関して「×（不良）」と評価することとする。なお、上記においてホットスカーフ等による切削量を１．５［ｍｍ］としたのは、深さ１．５［ｍｍ］以下の疵がない場合は圧延後の製品品質が良好であることが経験的に判っているからである。
【００３６】
［試験１．２］共通試験方法
次に、各試験に共通する試験方法について説明する。後記する表１〜４を併せて参照されたい。以下、表１〜４中、試験Ｎｏ．１で示される試験の試験方法について説明する（特記ない限り、上述した連続鋳造の操業に倣う。）。試験Ｎｏ．１で示される試験は、あるチャージ分（１チャージ２５０［ｔｏｎ］）の連造鋳造に１対１の関係で対応する。
【００３７】
先ず、試験Ｎｏ．１に対応する取鍋に収容されている溶鋼の成分を、タンディッシュへ注湯する前にサンプリングして確認し、その溶鋼の成分を表に記載する。次に、試験Ｎｏ．１のチャージを鋳造するときに用いられる鋳型１０と浸漬ノズル１に関する内容を表に記載する。そして、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］と鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］の設定値を表に記載すると共に、鋳造中、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を測定して表に記載する。更に、鋳造された１次切断スラブにおいて凝固遅れ度Ｃｇ［％］やスラブ品質を調査し、その結果を表に記載する。凝固遅れ度Ｃｇ［％］やスラブ品質についての調査の対象は、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］の測定のときに鋳型１０内に存在していた凝固殻に対応するスラブ鋳片とする。鋳造について何か特記すべき事項があれば、適宜表に記載する。
【００３８】
［試験１．３］共通試験条件
次に、各試験に共通する試験条件について説明する。鋳型高さＨ［ｍｍ］は９００とし、比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が１．４０のとき１．５８、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が２．３０のとき２．６０とする。その他の鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］においては、前記２条件を直線補間して得られる比水量すなわちＷｔ＝１．１３×Ｖｃとする。
【００３９】
［試験１．４］個別試験条件及びその試験結果
次に、各試験の個別の試験条件とその試験結果を下記表１〜４に示す。下記表１〜４において、列タイトル「（Ａｓｎ） ｍｍ」は「溶鋼吐出孔の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を円の面積［ｍｍ２］に換算したときのその円の直径［ｍｍ］」を意味する。列タイトル「評価（１）」は凝固遅れ度Ｃｇ［％］にのみ着目したものである。列タイトル「スラブ品質」には、前述したスラブ品質についての評価に付記するかたちで、具体的な表面欠陥の別を記載した。列タイトル「評価（２）」においては、（ａ）凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関する評価が「○（良好）」であり、且つ、スラブ品質に関する評価が「◎（大変良好）」であり、更に、特記事項のない場合を「◎（大変良好）」と記入し、（ｂ）凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関する評価が「○（良好）」であり、且つ、スラブ品質に関する評価が「○（良好）」であり、更に、特記事項のない場合を「○（良好）」と記入し、（ｃ）その他の場合を「×（不良）」と記入した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
［試験１．５］考察
［試験１．５．１］炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］
炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７未満とすると、δ相のみで凝固完了することとなるから、包晶反応は生じず、鋳型内において前述したエアギャップを生成するような凝固殻の変形が発生し難く、そもそも凝固遅れは発生し難いことが理解されよう。また、炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．５１を越えるものとすると、初めからγ凝固することとなるから、同様に包晶反応はない。このようなことから、上記実施形態において炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］は０．０７〜０．５１とすることを前提としている。
【００４５】
［試験１．５．２］鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］
表１〜４によれば、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４未満とすると、凝固遅れ度Ｃｇ［％］については大幅な改善が見られるものの、気泡性の表面疵が発生したことが判る。これは、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が低いため、鋳型内に注入される溶鋼の運動エネルギーが小さくなり、その結果、凝固殻の内面における気泡洗浄効果が低下したからだと考えられる。一方、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を２．２を越えるものとすると、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が著しいものとなったことが判る。これは、浸漬ノズル１から吐出される溶鋼の流速が高かったために、凝固殻に対する熱の供給が過剰となったからだと考えられる。また、このとき、パウダー性の表面疵が発生していた。これは、反転流が強く、パウダーを巻き込んでしまったからだと考えられる。
【００４６】
［試験１．５．３］溶鋼過熱度ΔＴ［℃］
表１〜４によれば、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］が２０未満であると、浸漬ノズルが詰まってしまったことが判る。これは、浸漬ノズルを通過する溶鋼の温度が、当該溶鋼の液相線温度に近かったからに他ならない。なお、浸漬ノズルが詰まってしまった場合は、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を低下させることで対処する。また、表１〜４には記載はないが、鋳型内溶鋼への熱の供給も十分ではなくなるから、メニスカスには所謂ディッケルが発生してしまったことを付言する。一方、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］が４５を越えるものとすると、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が著しいものとなったことが判る。これは、凝固殻への熱の供給が過剰であったからである。
【００４７】
［試験１．５．４］鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］
表３〜４によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を０としても、一定のスラブ品質が得られることが判る。そして、表１〜２によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とすると、良好なスラブ品質が得られることが判る。そして、試験Ｎｏ．６０によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］が５００未満では、一定のスラブ品質は得られたが、気泡性の表面疵が発生したことが判る。これは、鋳型内電磁攪拌による気泡洗浄効果が不足していたからだと考えられる。一方、試験Ｎｏ．６４によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を１０００を越えるものとすると、一定のスラブ品質は得られたが、パウダー性の表面疵が発生したことが判る。これは、メニスカス近傍における溶鋼の流速が増大してメニスカスが波立ち、この結果、所謂パウダー巻き込みが発生したからだと考えられる。
【００４８】
［試験１．５．５］ａ／Ａ、ｂ／Ｂ、Δθ
表１〜４によれば、ａ／Ａやｂ／Ｂ、Δθを所定の範囲内としないと、溶鋼吐出溝５が担う溶鋼吐出流の分岐の機能が十分には発揮されず、凝固遅れについて改善が見られないことが判る。
【００４９】
付言するならば、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を８００〜２１００とし、鋳型厚みＤ［ｍｍ］を２００〜３２０とし、下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］を１５〜５５とし、溶鋼吐出孔２の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とし、距離Ｈ［ｍｍ］を１０〜５０とする、これらの操業条件については一般的に採用されるものである。そして、距離Ｈ［ｍｍ］を１０未満とすると、湯溜り部が消失され、スプラッシュ（溶鋼の注湯開始時における溶鋼の飛散）が激しかった。一方、距離Ｈ［ｍｍ］を５０を超えるものとすると、湯溜り部が深すぎて、この湯溜り部（浸漬ノズル底部）に付着物が多量に堆積してしまった。
【００５０】
（請求項１）
以上説明したように上記実施形態において、中高炭素鋼の連続鋳造は、以下のような方法で行われる。即ち、前記溶鋼吐出孔２の内底面３には、前記浸漬ノズル１の底面視において前記溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と平行に延びる溶鋼吐出溝５を刻設すると共に、下記式（１）〜（３）を満足するものとする。鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とする。溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、
ａは、前記溶鋼吐出溝５の刻設幅
Ａは、前記溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９の幅
ｂは、前記溶鋼吐出孔２の内底面３と前記溶鋼吐出溝５の内底面１２との交差線と、前記浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離
Ｂは、前記浸漬ノズル１の内周面６と、前記浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離
Δθは、前記溶鋼吐出孔２の下向き吐出角θ１と、前記溶鋼吐出溝５の内底面３が水平と成す角度θ２と、の差
【００５１】
以上の方法によれば、上記表１〜４に示すように、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造できると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止できる。
【００５２】
なお、上記の方法は、図１に示される所謂垂直逐次曲げ型の連鋳機にのみ適用されるものではなく、例えば、垂直型連鋳機（すべての鋳造経路が重力の方向に沿って形成されるもの）や湾曲型連鋳機（垂直逐次曲げ型連鋳機から垂直経路部を除いたもの）などに対しても問題なく適用可能である。また、鋳型内電磁攪拌を実施するかは、表１〜２と表３〜４を比較して判る通り、任意である。
【００５３】
また、上記の中高炭素鋼の連続鋳造は、更に、以下のように行われる。即ち、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とする。以上の方法によれば、鋳片の優れた表面品質が実現される。
【００５４】
なお、上記表３〜４によれば、Ｍ−ＥＭＳを使用しなくともスラブ品質について良好な結果が得られることが判る。更に、ＥＭＢｒを使用しても同等の効果（ここでいう「効果」とは凝固遅れを改善する効果を意味する。）が得られると考える。即ち、ＥＭＢｒにより、吐出流速を低減し、気泡の潜り込み深さを低減するという報告がなされている（石塚ら、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、Ｖｏｌ．２（１９８９）ｐ．２９８）。目的は浸漬ノズルからの吐出流速を低減させるためである。本ノズルも同じ目的であり、ＥＭＢｒ適用時においても気泡性欠陥低減効果と凝固遅れ低減効果が得られると考える。
【００５５】
以下、参考資料である。
【００５６】
＜凝固遅れ度Ｃｇ［％］＞
定義：凝固遅れの程度の指標である。
（１）図７を参照されたい。図７は、凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図である。この凝固遅れ度Ｃｇ［％］は鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断して得られる切断面に視認し得る負偏析線に基づき鋳片のコーナー部夫々において観念でき、その何れの凝固遅れ度Ｃｇ［％］は下記式（４）に基づいて求められる。下記式（４）中、Ａ［ｍｍ］は狭面から５［ｃｍ］離れた地点における負偏析線と広面との間の距離であり、Ｂ［ｍｍ］は負偏析線が広面に最も接近する地点における負偏析線と広面との間の距離である。本明細書中において「凝固遅れ度Ｃｇ［％］」とは、原則、一の切断面から観念できる４つの凝固遅れ度Ｃｇ［％］のうち最大のものを意味するものとする。
【００５７】
【数４】
【００５８】
次に、図８を参照されたい。図８は、凝固遅れ度Ｃｇ［％］とブレークアウトとの関係についての実績に基づくグラフである。即ち、上記試験Ｎｏ．０の浸漬ノズルを用いて計１００チャージ分、連続鋳造（種々の鋳造条件は完全には統一していない。）を実施し、各チャージごとに、（１）任意に１本の１次切断スラブを選択し、この１次切断スラブの鋳片表面に湯漏れの痕跡があった場合は、当該痕跡を含むように鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断し、この切断により得られる切断面において凝固遅れ度Ｃｇ［％］を測定し、（２）この１次切断スラブの鋳片表面に湯漏れの痕跡がなかった場合は、任意に選択した箇所で鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断し、この切断により得られる切断面において凝固遅れ度Ｃｇ［％］を測定した。そして、（１）の凝固遅れ度Ｃｇ［％］の分布を本図において実線で示し、（２）の凝固遅れ度Ｃｇ［％］の分布を本図において破線で示す。本図によれば、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０未満となるように操業すれば、鋳型直下Ｂ．Ｏ．の発生を防止できることが判る。従って、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０未満である試験は凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関して「○（良好）」と評価し、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０以上である試験は凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関して「×（不良）」と評価することとする。
【００５９】
＜溶鋼過熱度ΔＴ［℃］＞
定義：鋳型内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。
（１）『測定時刻』は、「事前に充分に加熱されたタンディッシュを用いて鋳造を開始して、同一鋳型幅で鋳造速度が一定になり、かつ、タンディッシュ内溶鋼の体積が一定になる、即ち、取鍋からタンディッシュへの注湯量速度（ｔｏｎ／ｍｉｎ）とタンディッシュから鋳型への注湯量速度（ｔｏｎ／ｍｉｎ）が略一致し、定常状態に至った時刻」とする。
（２）『測定地点』は、以下の通りとする。即ち、「水平位置」はタンディッシュの底面に備え付けられる浸漬ノズルの軸心とし、「鉛直位置」はタンディッシュ内に保持されている溶鋼の湯面を基準として深さ１００ｍｍとする。
（３）『測定器具』は、消耗型熱電対を用いる構成とする。上記の通り、深さ１００ｍｍの地点に消耗型熱電対を浸漬させることから、適宜に用意した棒の先端に消耗型熱電対を取着した構成が適する。
（４）上記の『測定時刻』及び『測定地点』、『測定器具』に準じて測定した溶鋼の温度と、溶鋼の溶鋼成分により唯一に求められる液相線温度と、を比較する。そして上述した溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、前者から後者を引いた残りとして求めることとする。
【００６０】
＜鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］＞
定義：鋳型内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。
（１）『測定時刻』は、任意である。
（２）『測定地点』は、以下の通りとする。即ち、「水平位置」は、（ｉ）鋳型幅方向においては中央とし、（ｉｉ）鋳型厚み方向においては鋳型内壁面から中心へ向かって１５［ｍｍ］とし、（ｉｉｉ）鋳型高さ方向においては鋳型に埋設される電磁コイルのコイル中心と揃えるものとする。
（３）『測定器具』は、適宜のガウスメータを用いる。
（４）上記の『測定時刻』及び『測定地点』、『測定器具』に準じて複数回測定する。そして上述した鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、上記複数の測定値を平均化して求めることとする。
（５）なお、種々の観点から、上記鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は０〜１０００が好ましいとされ、鋳型内の溶鋼に作用される磁場の周波数［Ｈｚ］（「磁場の周波数」とは、上記電磁コイルに導通される電流が１秒間に向きを変える回数を意味する。）は１〜５が好ましいとされ、一般に、この磁場の周波数［Ｈｚ］として２が採用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】連続鋳造機の概略図
【図２】本発明の実施形態に係る浸漬ノズルの立面図
【図３】図２の３−３線矢視断面図
【図４】図２の４−４線矢視断面図
【図５】従来の浸漬ノズルによって形成される溶鋼吐出流をイメージしたもの
【図６】本願発明の浸漬ノズルによって達成される溶鋼吐出流をイメージしたもの
【図７】凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図
【図８】凝固遅れ度Ｃｇ［％］とブレークアウトとの関係についての実績に基づくグラフ
【符号の説明】
【００６２】
１ 浸漬ノズル
２ 溶鋼吐出孔
３ 溶鋼吐出孔の内底面
５ 溶鋼吐出溝
９ 溶鋼吐出孔の外周側開口縁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（本明細書においては、鋳型コーナー部において凝固殻の形成が滞ることを単に「凝固遅れが発生する」とも称する。）
【０００３】
鋳型直下で凝固殻が破断して内部の溶鋼が流出する所謂ブレークアウトの主たる原因は凝固遅れの発生とされる。この凝固遅れの発生メカニズムは以下の通りである。即ち、（ａ）炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼においては、凝固時に包晶反応に起因する変形を伴うため、鋳型壁と凝固殻の間にエアギャップが生じ易く、このエアギャップが凝固殻から鋳型への抜熱を阻害し、もって、凝固遅れが発生し易い傾向にある。（ｂ）浸漬ノズルの吐出孔を通じて鋳型内に注入された速い溶鋼流が凝固殻に衝突すると、溶鋼から凝固殻への入熱が増加し、凝固遅れが発生し易い傾向にある。（ｃ）特に、鋳型コーナー部においては、エアギャップに起因する抜熱不足と浸漬ノズルから吐出された速い溶鋼流が凝固殻に衝突することによる入熱増大が重なって、一層、凝固殻の形成が滞り易い。
【０００４】
鋳型内に注入された溶鋼流の凝固殻への衝突速度を抑制する最も簡単な方法は鋳造速度を低くすることであるが、鋳造速度を低くすると生産性が低下してしまう。これに対し、生産性を確保しつつ上記の衝突速度を低減する方法としては浸漬ノズルの内径を太くする方法がある。しかし、この方法では鋳型内全体の平均流速が低下して、凝固界面における洗浄効果が低下し、気泡性欠陥が増大してしまう。
【０００５】
この種の技術として特許文献１には、吐出孔の内壁下部に、水平なノズル底面に対して下方に４０〜７５°の勾配を設けた浸漬ノズルが開示されている。そして、この勾配により、吐出流の水平速度成分が抑えられると記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、吐出孔下部に、底面にまで亘る切欠口を設けた浸漬ノズルが開示されている。この切欠口により、吐出孔の本来の下向流が一層助勢され、いわゆる大きな下向きの流れが形成され、メニスカスでの溶鋼表面流の流速低減が図られ、パウダー起因の表面欠陥を抑制できると記載されている。また、吐出孔まわりの堆積物の影響を受け難いので、上記の効果が長時間持続するとも記載されている。更には、上記の切欠口は、吐出孔の穴幅全体を切欠いて形成するものに限らず、例えば一部分だけ切欠いても所望の効果が得られるとされる。
【０００７】
【特許文献１】特開１１−２１６５４２号公報
【特許文献２】特開平５−１８５１９２号公報（第２頁第１カラム第４行、同第２カラム第４５〜４８行、第３頁第３カラム第９〜１０行、同第２９〜３０行、同第４カラム第３〜５行、同第２７〜３１行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造すると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止する、中高炭素鋼の連続鋳造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、鋳片の表面品質を一層向上させることにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、本願発明者らは、鋭意研究の末、上記課題を解決するには、吐出孔からの吐出流を部分的に分岐させることが有効であることを見出した。ここで、図５及び図６を参照されたい。図５は、従来の浸漬ノズルによって形成される溶鋼吐出流をイメージしたものである。図６は、本願発明の浸漬ノズルによって達成される溶鋼吐出流をイメージしたものである。即ち、本願発明は、図５に示されるような大きなまとまりを持った溶鋼吐出流を、図６に示されるように複数に分岐させ、もって、上記の課題を解決しようとするものである。
【００１０】
さて、遡って上記の特許文献１に関して言及するに、特許文献１には、溶鋼吐出流を縦断面図において分岐させようとする発想が一切開示されていない。また、特許文献２について言えば、特許文献２第３頁第４カラム第４〜５行に記載されている「一部分だけを切り欠いても所望の効果が得られる」という記載が、本願発明の上記着眼点と一致するかは定かではなく、そもそも特許文献２には凝固遅れについて言及がない。しかも、切欠口は垂直に切り立っており、この様子から、この切欠口が分岐を意図したものではなく、単に吐出孔の本来の下向流を助勢することのみが目的であることが伺える。
【００１１】
次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１２】
本発明の観点によれば、炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼を、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を８００〜２１００とし鋳型厚みＤ［ｍｍ］を２００〜３２０とする鋳型と、タンディッシュ内に保持される溶鋼を前記鋳型に注湯するのに供される有底円筒状の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルの内側底面から所定距離上方へ離れた位置において該浸漬ノズルの周壁に一対の対向する溶鋼吐出孔が穿孔され、前記溶鋼吐出孔の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とし、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］を１５〜５５とし、前記溶鋼吐出孔の内周側開口縁の下端と前記内側底面との距離Ｈ［ｍｍ］を１０〜５０とするものと、を用いて連続鋳造する、中高炭素鋼の連続鋳造は、以下のような方法で行われる。即ち、前記溶鋼吐出孔の内底面には、前記浸漬ノズルの底面視において前記溶鋼吐出孔の穿孔方向と平行に延びる溶鋼吐出溝を刻設すると共に、下記式（１）〜（３）を満足するものとする。鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とする。溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、
ａは、前記溶鋼吐出溝の刻設幅
Ａは、前記溶鋼吐出孔の外周側開口縁の幅
ｂは、前記溶鋼吐出孔の内底面と前記溶鋼吐出溝の内底面との交差線と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Ｂは、前記浸漬ノズルの内周面と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Δθは、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１と、前記溶鋼吐出溝の内底面が水平と成す角度と、の差
【００１３】
以上の方法によれば、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造できると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止できる。
【００１４】
上記の中高炭素鋼の連続鋳造は、更に、以下のような方法で行われる。即ち、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とする。以上の方法によれば、鋳片の優れた表面品質が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。図１は、連続鋳造機の概略図である。先ず、本図に基づいて、本実施形態に係る中高炭素鋼の連続鋳造に供される連続鋳造機１００の構成と作動を一例として簡単に説明する。
【００１６】
連続鋳造機１００は、注湯される溶鋼を冷却して所定形状の凝固殻を形成するための鋳型１０と、図略のタンディッシュに保持される溶鋼を鋳型１０へ所定流量で滑らかに注湯するための浸漬ノズル１と、鋳型１０の直下から鋳造経路Ｑに沿って複数で列設されるロール対１１と、を備える。本実施形態において前記の鋳造経路Ｑは、鉛直方向に延びる垂直経路部と、この垂直経路部の下流側に接続され、円弧状に延びる円弧経路部と、更にその下流側に設けられて水平方向に延びる水平経路部と、前記の円弧経路部及び水平経路部とを滑らかに接続するための矯正経路部と、から成る。
【００１７】
また、各ロール対１１は、鋳造対象としての鋳片を両広面でもって挟持する一対のロール１１ａ・１１ａから構成される。この一対のロール１１ａ・１１ａのロール面間の最短距離としてのロールギャップ［ｍｍ］は適宜の手段により調節可能に構成される。
【００１８】
また、前記の鋳造経路Ｑの上流には、鋳型１０内で形成され、該鋳型１０から引き抜かれる凝固殻に対して所定の流量で冷却水を噴霧する冷却スプレー１２が適宜に設けられる。一般に、前記の鋳型１０が１次冷却帯と称されるのに対して、この意味で、冷却スプレー１２が配される経路部は２次冷却帯と称される。
【００１９】
鋳型１０から引き抜かれ、鋳造経路Ｑに沿って搬送される凝固殻は、自然放熱や、上記冷却スプレー１２などにより更に冷却されて収縮する。従って、上記のロール対１１のロールギャップ［ｍｍ］は、一般に、鋳造経路Ｑの下流側へ進むに連れて緩やかに狭くなるように設定される。
【００２０】
以上の構成で、中高炭素鋼の連続鋳造を開始するときは、鋳型１０へ溶鋼を注湯する前に予め図略のダミーバーを前記の鋳造経路Ｑ内に挿入しておき、浸漬ノズル１を介して鋳型１０へ溶鋼を所定流量で注湯し始めると共に上記ダミーバーを下流側へ所定速度で引き抜く。そして、このダミーバーは、所定のメニスカス距離に到達したときに、適宜の手段により回収する。これで、中高炭素鋼が連続的に鋳造されるようになる。
【００２１】
次に、上記の連続鋳造機１００の一般的な操業条件を簡単に紹介する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、８００〜２１００とする。
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、２００〜３２０とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は、８００〜１０００とする。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、１．０〜２．５とする。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、１０〜４５とする。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、１〜３とする。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、０〜１０００とする。
・溶鋼成分は、当事者間の協定に基づく。代表的な成分は、ＣやＳｉ、Ｍｎである。これに、ＣｒやＴｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕなどが適宜に添加される。通常Ｐ及びＳは極力少なくなるように調整される。被削性その他の要求からあえて１５０ｐｐｍ程度のＳを添加する場合もある。その他の不可避の不純物を含む。
【００２２】
ここで、各用語を簡単に説明する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］及び鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、鋳型１０の上端で観念される。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、鋳片の引抜速度であって、前記複数のロール対１１のうち最上流に配されるロール対１１の周速度で観念される。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、鋳型１０内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。詳細は、本明細書の末尾に記載する。
・メニスカス距離Ｍ［ｍ］は、鋳型１０内の溶鋼の湯面（メニスカス）を起点とし、鋳造経路Ｑに沿って観念する距離［ｍ］を意味する。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、鋼１ｋｇに対して用いられる冷却水の容積を意味する。この冷却水は、０．８〜３７のメニスカス距離［ｍ］で観念される上記の２次冷却帯で鋳片に対して噴射／噴霧される。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、鋳型１０内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。詳細は、本明細書の末尾に記載する。
【００２３】
次に、本実施形態に係る連続鋳造機１００の具体的な操業条件を説明する。本実施形態に係る連続鋳造では、以下のような条件で操業する。
【００２４】
・対象鋼種：炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］：８００〜２１００
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］：２００〜３２０
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］：１．４〜２．２
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］：２０〜４５
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］：０、望ましくは５００〜１０００
・浸漬ノズル：後述する浸漬ノズル１を採用することとする。なお、この浸漬ノズル１は、本願出願人の過去の出願（特願２００７−０３８４６７号明細書）に開示されたものである。
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本実施形態において採用される浸漬ノズル１の形状等を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に係る浸漬ノズルの立面図である。図３は、図２の３−３線矢視断面図である。図４は、図２の４−４線矢視断面図である。図２に示される浸漬ノズル１は、タンディッシュ内に保持される溶鋼を鋳型１０内へ滑らかに注湯するのに供される有底円筒状のものであって、その使用状態においては垂直とされる。本図及び図３に示す如く浸漬ノズル１は、中空円筒状の耐火物により構成され、その下端は閉塞される。この浸漬ノズル１の内側底面Ｐから所定距離上方へ離れた位置において該浸漬ノズル１の周壁に一対の対向する溶鋼吐出孔２が穿孔される。更に、前記溶鋼吐出孔２の内底面３には、前記浸漬ノズル１の底面視（図４参照）において前記溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と平行に延びる溶鋼吐出溝５が刻設される。具体的には下記の通りである。
【００２６】
前記の浸漬ノズル１の周壁の耐火物厚み（図３において符号Ｂで示す。即ち、浸漬ノズル１の内周面６と、浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離に相当する。）は、同じく底壁の耐火物厚みと比較して若干薄肉とされる。前記の溶鋼吐出孔２は、タンディッシュから浸漬ノズル１へ流入する溶鋼を鋳型１０内へ適宜に吐出するための孔であって、一端は該浸漬ノズル１の内周面６に接続され、他端は該浸漬ノズル１の外周面７に接続され、更に、図３に示す垂直断面視において溶鋼吐出孔２はその穿孔方向が若干斜め下向きとなるように形成される。詳しくは、この溶鋼吐出孔２の内底面３が水平と成す角度θ１［ｄｅｇ．］（下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］、ただし、下向きを正とする。）は１５〜５５に設定される。溶鋼吐出孔２の内周側開口縁８は、図２に示す垂直断面視において角部に若干の丸みを帯びた矩形とされ、溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９も同様である。なお、この溶鋼吐出孔３の外周側開口縁９は内周側開口縁８よりも幅広に形成され、もって、図４に示す底面視において溶鋼吐出孔２は、内周側開口縁８から外周側開口縁９へ向かうにつれて徐々に拡大するように形成される。外周側開口縁９の幅は同じく符号Ａで示す。
【００２７】
図３において、溶鋼吐出孔２の内周側開口縁８の下端８ａと前記内側底面Ｐとの距離を符号Ｈで観念すると、この距離Ｈ［ｍｍ］は１０〜５０とする。図２の立面視において平面的に現れ得る内周側開口縁８（図２においては内周側開口縁８の一部は隠れ線を用いて明示した。）によって観念される、溶鋼吐出孔２の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とする。
【００２８】
前記の溶鋼吐出溝５の形状を以下に詳細に説明する。溶鋼吐出溝５は、前述したように図４に示す底面視において、前記溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と平行に延在し、その内周側端１０は溶鋼吐出孔２の内底面３に接続され、その外周側端１１（図２及び図３参照）は浸漬ノズル１の外周面７に接続される。この溶鋼吐出溝５は、図４において溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と垂直な方向に着目すると溶鋼吐出孔２の略中央に形成される。この溶鋼吐出溝５の刻設幅を符号ａで観念すると下記式（１）が満足される。また、溶鋼吐出孔２の内底面３と溶鋼吐出溝５の内底面１２との交差線（本実施形態では、溶鋼吐出溝５の内周側端１０が相当する。）と、浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離を符号ｂで観念すると下記式（２）が満足される。更に、図３に示される浸漬ノズル１の垂直断面視において前記溶鋼吐出溝５の内底面１２が水平と成す角度（ただし、下向きを正とする。）をθ２で観念し、溶鋼吐出孔２の下向き吐出角θ１と、溶鋼吐出溝５の内底面１２が水平と成す角度θ２と、の差を符号Δθで観念すると下記式（３）が満足される。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
【００２９】
なお、図２〜４に示すように本実施形態において溶鋼吐出溝５は、その内底面１２と側面とが直交するように構成されるが、実際には、製造上の便宜や強度上の問題を考慮して、前記の内底面１２と側面とが直交する部位には適宜にＲを付すのがよいであろう。同様に、面同士が鋭角に交差する部位や面同士が鈍角に交差する部位に対しては適宜のＲを付すのがよい。なお、Ｒが付される前の上記交差部位については、該交差部位を挟む一対の面を仮想的に延長すれば容易に観念できることは言うに及ばない。
【００３０】
ところで、上記の浸漬ノズル１の上端は、この浸漬ノズル１から鋳型１０内へ吐出される溶鋼の吐出流量を調節するための溶鋼流量調節ユニットを介してタンディッシュの底部に接続される。そして、以上のように構成される浸漬ノズル１は、その周壁に穿孔される溶鋼吐出孔２の穿孔方向４（図４参照。）が鋳型１０の幅方向と一致するようにタンディッシュ（実質的には上記溶鋼流量調節ユニット）に着設される。なお、メニスカスは、浸漬ノズル１の溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９の下端から概ね２００〜３００［ｍｍ］上方に位置するように設定される。
【００３１】
［試験１］
以下、本実施形態に係る中高炭素鋼の連続鋳造方法の技術的効果を確認するための試験に関して説明する。上述した各数値範囲などは、下記の試験により合理的に裏付けられている。
【００３２】
［試験１．１］指標
先ず、各試験の評価に供される指標に関して説明する。
【００３３】
［試験１．１．１］凝固遅れ度Ｃｇ［％］
凝固遅れ度Ｃｇ［％］は、凝固遅れの程度の指標である。詳細は、本明細書の末尾に記載する。
【００３４】
［試験１．１．２］スラブ品質
スラブ品質は、主として、スラブ鋳片の表面に発生し得る気泡性又はパウダー性の表面疵に着目するものである。その評価基準は、以下の通りとする。即ち、先ず、ボトム側から３本目のスラブ鋳片（概ね１２．５［ｍ］）の反基準面（反基準面とは、該水平経路部において上側の面を意味する。）を検査用に深さ１ｍｍ程度スカーフした後、目視で観察し、気泡性又はパウダー性の表面疵の有無を確認する。ボトム側から３本目のスラブ鋳片を検査対象とするのは、過去にスラブ鋳片を全量検査したことがあり、ボトム側から３本目のスラブ鋳片に、表面品質に関して代表性があることが判っているからである。また、検査用に深さ１ｍｍ程度スカーフするのは、黒皮（酸化鉄）を剥ぎ取って、気泡性の表面疵の有無を確認可能とするためである。また、「気泡性の表面疵」とは「鋳型内に吹き込んだＡｒガス気泡等の痕跡として直径１ｍｍ以上の球形状の凹みが認められる疵」を意味し、「パウダー性の表面疵」とは「鋳型パウダーが鋳片に噛み込まれた形となっている外接円直径１ｍｍ以上の大きさの疵」を意味する。
【００３５】
◆上記目視観察において如何なる表面疵も視認されなかった場合は、何ら手入れをすることなくそのまま圧延しても差し支えないので、この場合の試験はスラブ品質に関して「◎（大変良好）」と評価することとする。◆一方、上記目視観察において表面疵が視認されたが、上記反基準面をホットスカーフ又はグラインダーによって約１．５［ｍｍ］研削し再び上記目視観察したところ、該目視観察において如何なる表面疵も視認されなかった場合は、鋳片表面を手入れすることにより製品採取できるという意味で、この場合の試験はスラブ品質に関して「○（良好）」と評価することとする。◆しかし、上記研削の後の目視観察においても表面疵が視認された場合は、製品を採取できず、従って、この場合の試験はスラブ品質に関して「×（不良）」と評価することとする。なお、上記においてホットスカーフ等による切削量を１．５［ｍｍ］としたのは、深さ１．５［ｍｍ］以下の疵がない場合は圧延後の製品品質が良好であることが経験的に判っているからである。
【００３６】
［試験１．２］共通試験方法
次に、各試験に共通する試験方法について説明する。後記する表１〜４を併せて参照されたい。以下、表１〜４中、試験Ｎｏ．１で示される試験の試験方法について説明する（特記ない限り、上述した連続鋳造の操業に倣う。）。試験Ｎｏ．１で示される試験は、あるチャージ分（１チャージ２５０［ｔｏｎ］）の連造鋳造に１対１の関係で対応する。
【００３７】
先ず、試験Ｎｏ．１に対応する取鍋に収容されている溶鋼の成分を、タンディッシュへ注湯する前にサンプリングして確認し、その溶鋼の成分を表に記載する。次に、試験Ｎｏ．１のチャージを鋳造するときに用いられる鋳型１０と浸漬ノズル１に関する内容を表に記載する。そして、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］と鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］の設定値を表に記載すると共に、鋳造中、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を測定して表に記載する。更に、鋳造された１次切断スラブにおいて凝固遅れ度Ｃｇ［％］やスラブ品質を調査し、その結果を表に記載する。凝固遅れ度Ｃｇ［％］やスラブ品質についての調査の対象は、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］の測定のときに鋳型１０内に存在していた凝固殻に対応するスラブ鋳片とする。鋳造について何か特記すべき事項があれば、適宜表に記載する。
【００３８】
［試験１．３］共通試験条件
次に、各試験に共通する試験条件について説明する。鋳型高さＨ［ｍｍ］は９００とし、比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇＳｔｅｅｌ］は、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が１．４０のとき１．５８、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が２．３０のとき２．６０とする。その他の鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］においては、前記２条件を直線補間して得られる比水量すなわちＷｔ＝１．１３×Ｖｃとする。
【００３９】
［試験１．４］個別試験条件及びその試験結果
次に、各試験の個別の試験条件とその試験結果を下記表１〜４に示す。下記表１〜４において、列タイトル「（Ａｓｎ） ｍｍ」は「溶鋼吐出孔の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を円の面積［ｍｍ２］に換算したときのその円の直径［ｍｍ］」を意味する。列タイトル「評価（１）」は凝固遅れ度Ｃｇ［％］にのみ着目したものである。列タイトル「スラブ品質」には、前述したスラブ品質についての評価に付記するかたちで、具体的な表面欠陥の別を記載した。列タイトル「評価（２）」においては、（ａ）凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関する評価が「○（良好）」であり、且つ、スラブ品質に関する評価が「◎（大変良好）」であり、更に、特記事項のない場合を「◎（大変良好）」と記入し、（ｂ）凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関する評価が「○（良好）」であり、且つ、スラブ品質に関する評価が「○（良好）」であり、更に、特記事項のない場合を「○（良好）」と記入し、（ｃ）その他の場合を「×（不良）」と記入した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
［試験１．５］考察
［試験１．５．１］炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］
炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７未満とすると、δ相のみで凝固完了することとなるから、包晶反応は生じず、鋳型内において前述したエアギャップを生成するような凝固殻の変形が発生し難く、そもそも凝固遅れは発生し難いことが理解されよう。また、炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．５１を越えるものとすると、初めからγ凝固することとなるから、同様に包晶反応はない。このようなことから、上記実施形態において炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］は０．０７〜０．５１とすることを前提としている。
【００４５】
［試験１．５．２］鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］
表１〜４によれば、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４未満とすると、凝固遅れ度Ｃｇ［％］については大幅な改善が見られるものの、気泡性の表面疵が発生したことが判る。これは、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］が低いため、鋳型内に注入される溶鋼の運動エネルギーが小さくなり、その結果、凝固殻の内面における気泡洗浄効果が低下したからだと考えられる。一方、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を２．２を越えるものとすると、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が著しいものとなったことが判る。これは、浸漬ノズル１から吐出される溶鋼の流速が高かったために、凝固殻に対する熱の供給が過剰となったからだと考えられる。また、このとき、パウダー性の表面疵が発生していた。これは、反転流が強く、パウダーを巻き込んでしまったからだと考えられる。
【００４６】
［試験１．５．３］溶鋼過熱度ΔＴ［℃］
表１〜４によれば、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］が２０未満であると、浸漬ノズルが詰まってしまったことが判る。これは、浸漬ノズルを通過する溶鋼の温度が、当該溶鋼の液相線温度に近かったからに他ならない。なお、浸漬ノズルが詰まってしまった場合は、鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を低下させることで対処する。また、表１〜４には記載はないが、鋳型内溶鋼への熱の供給も十分ではなくなるから、メニスカスには所謂ディッケルが発生してしまったことを付言する。一方、溶鋼過熱度ΔＴ［℃］が４５を越えるものとすると、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が著しいものとなったことが判る。これは、凝固殻への熱の供給が過剰であったからである。
【００４７】
［試験１．５．４］鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］
表３〜４によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を０としても、一定のスラブ品質が得られることが判る。そして、表１〜２によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とすると、良好なスラブ品質が得られることが判る。そして、試験Ｎｏ．６０によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］が５００未満では、一定のスラブ品質は得られたが、気泡性の表面疵が発生したことが判る。これは、鋳型内電磁攪拌による気泡洗浄効果が不足していたからだと考えられる。一方、試験Ｎｏ．６４によれば、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を１０００を越えるものとすると、一定のスラブ品質は得られたが、パウダー性の表面疵が発生したことが判る。これは、メニスカス近傍における溶鋼の流速が増大してメニスカスが波立ち、この結果、所謂パウダー巻き込みが発生したからだと考えられる。
【００４８】
［試験１．５．５］ａ／Ａ、ｂ／Ｂ、Δθ
表１〜４によれば、ａ／Ａやｂ／Ｂ、Δθを所定の範囲内としないと、溶鋼吐出溝５が担う溶鋼吐出流の分岐の機能が十分には発揮されず、凝固遅れについて改善が見られないことが判る。
【００４９】
付言するならば、鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を８００〜２１００とし、鋳型厚みＤ［ｍｍ］を２００〜３２０とし、下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］を１５〜５５とし、溶鋼吐出孔２の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とし、距離Ｈ［ｍｍ］を１０〜５０とする、これらの操業条件については一般的に採用されるものである。そして、距離Ｈ［ｍｍ］を１０未満とすると、湯溜り部が消失され、スプラッシュ（溶鋼の注湯開始時における溶鋼の飛散）が激しかった。一方、距離Ｈ［ｍｍ］を５０を超えるものとすると、湯溜り部が深すぎて、この湯溜り部（浸漬ノズル底部）に付着物が多量に堆積してしまった。
【００５０】
（請求項１）
以上説明したように上記実施形態において、中高炭素鋼の連続鋳造は、以下のような方法で行われる。即ち、前記溶鋼吐出孔２の内底面３には、前記浸漬ノズル１の底面視において前記溶鋼吐出孔２の穿孔方向４と平行に延びる溶鋼吐出溝５を刻設すると共に、下記式（１）〜（３）を満足するものとする。鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とする。溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、
ａは、前記溶鋼吐出溝５の刻設幅
Ａは、前記溶鋼吐出孔２の外周側開口縁９の幅
ｂは、前記溶鋼吐出孔２の内底面３と前記溶鋼吐出溝５の内底面１２との交差線と、前記浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離
Ｂは、前記浸漬ノズル１の内周面６と、前記浸漬ノズル１の外周面７と、の径方向における離隔距離
Δθは、前記溶鋼吐出孔２の下向き吐出角θ１と、前記溶鋼吐出溝５の内底面３が水平と成す角度θ２と、の差
【００５１】
以上の方法によれば、上記表１〜４に示すように、凝固遅れが発生し易い中高炭素鋼を、高い生産性と、気泡性欠陥に関する鋳片の良好な表面品質と、を維持しつつ鋳造できると共に、ブレークアウトに結びつくような著しい凝固遅れの発生を防止できる。
【００５２】
なお、上記の方法は、図１に示される所謂垂直逐次曲げ型の連鋳機にのみ適用されるものではなく、例えば、垂直型連鋳機（すべての鋳造経路が重力の方向に沿って形成されるもの）や湾曲型連鋳機（垂直逐次曲げ型連鋳機から垂直経路部を除いたもの）などに対しても問題なく適用可能である。また、鋳型内電磁攪拌を実施するかは、表１〜２と表３〜４を比較して判る通り、任意である。
【００５３】
また、上記の中高炭素鋼の連続鋳造は、更に、以下のように行われる。即ち、鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とする。以上の方法によれば、鋳片の優れた表面品質が実現される。
【００５４】
なお、上記表３〜４によれば、Ｍ−ＥＭＳを使用しなくともスラブ品質について良好な結果が得られることが判る。更に、ＥＭＢｒを使用しても同等の効果（ここでいう「効果」とは凝固遅れを改善する効果を意味する。）が得られると考える。即ち、ＥＭＢｒにより、吐出流速を低減し、気泡の潜り込み深さを低減するという報告がなされている（石塚ら、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、Ｖｏｌ．２（１９８９）ｐ．２９８）。目的は浸漬ノズルからの吐出流速を低減させるためである。本ノズルも同じ目的であり、ＥＭＢｒ適用時においても気泡性欠陥低減効果と凝固遅れ低減効果が得られると考える。
【００５５】
以下、参考資料である。
【００５６】
＜凝固遅れ度Ｃｇ［％］＞
定義：凝固遅れの程度の指標である。
（１）図７を参照されたい。図７は、凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図である。この凝固遅れ度Ｃｇ［％］は鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断して得られる切断面に視認し得る負偏析線に基づき鋳片のコーナー部夫々において観念でき、その何れの凝固遅れ度Ｃｇ［％］は下記式（４）に基づいて求められる。下記式（４）中、Ａ［ｍｍ］は狭面から５［ｃｍ］離れた地点における負偏析線と広面との間の距離であり、Ｂ［ｍｍ］は負偏析線が広面に最も接近する地点における負偏析線と広面との間の距離である。本明細書中において「凝固遅れ度Ｃｇ［％］」とは、原則、一の切断面から観念できる４つの凝固遅れ度Ｃｇ［％］のうち最大のものを意味するものとする。
【００５７】
【数４】
【００５８】
次に、図８を参照されたい。図８は、凝固遅れ度Ｃｇ［％］とブレークアウトとの関係についての実績に基づくグラフである。即ち、上記試験Ｎｏ．０の浸漬ノズルを用いて計１００チャージ分、連続鋳造（種々の鋳造条件は完全には統一していない。）を実施し、各チャージごとに、（１）任意に１本の１次切断スラブを選択し、この１次切断スラブの鋳片表面に湯漏れの痕跡があった場合は、当該痕跡を含むように鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断し、この切断により得られる切断面において凝固遅れ度Ｃｇ［％］を測定し、（２）この１次切断スラブの鋳片表面に湯漏れの痕跡がなかった場合は、任意に選択した箇所で鋳片を鋳造方向に対して垂直に切断し、この切断により得られる切断面において凝固遅れ度Ｃｇ［％］を測定した。そして、（１）の凝固遅れ度Ｃｇ［％］の分布を本図において実線で示し、（２）の凝固遅れ度Ｃｇ［％］の分布を本図において破線で示す。本図によれば、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０未満となるように操業すれば、鋳型直下Ｂ．Ｏ．の発生を防止できることが判る。従って、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０未満である試験は凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関して「○（良好）」と評価し、凝固遅れ度Ｃｇ［％］が４０以上である試験は凝固遅れ度Ｃｇ［％］に関して「×（不良）」と評価することとする。
【００５９】
＜溶鋼過熱度ΔＴ［℃］＞
定義：鋳型内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。
（１）『測定時刻』は、「事前に充分に加熱されたタンディッシュを用いて鋳造を開始して、同一鋳型幅で鋳造速度が一定になり、かつ、タンディッシュ内溶鋼の体積が一定になる、即ち、取鍋からタンディッシュへの注湯量速度（ｔｏｎ／ｍｉｎ）とタンディッシュから鋳型への注湯量速度（ｔｏｎ／ｍｉｎ）が略一致し、定常状態に至った時刻」とする。
（２）『測定地点』は、以下の通りとする。即ち、「水平位置」はタンディッシュの底面に備え付けられる浸漬ノズルの軸心とし、「鉛直位置」はタンディッシュ内に保持されている溶鋼の湯面を基準として深さ１００ｍｍとする。
（３）『測定器具』は、消耗型熱電対を用いる構成とする。上記の通り、深さ１００ｍｍの地点に消耗型熱電対を浸漬させることから、適宜に用意した棒の先端に消耗型熱電対を取着した構成が適する。
（４）上記の『測定時刻』及び『測定地点』、『測定器具』に準じて測定した溶鋼の温度と、溶鋼の溶鋼成分により唯一に求められる液相線温度と、を比較する。そして上述した溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、前者から後者を引いた残りとして求めることとする。
【００６０】
＜鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］＞
定義：鋳型内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。
（１）『測定時刻』は、任意である。
（２）『測定地点』は、以下の通りとする。即ち、「水平位置」は、（ｉ）鋳型幅方向においては中央とし、（ｉｉ）鋳型厚み方向においては鋳型内壁面から中心へ向かって１５［ｍｍ］とし、（ｉｉｉ）鋳型高さ方向においては鋳型に埋設される電磁コイルのコイル中心と揃えるものとする。
（３）『測定器具』は、適宜のガウスメータを用いる。
（４）上記の『測定時刻』及び『測定地点』、『測定器具』に準じて複数回測定する。そして上述した鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、上記複数の測定値を平均化して求めることとする。
（５）なお、種々の観点から、上記鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は０〜１０００が好ましいとされ、鋳型内の溶鋼に作用される磁場の周波数［Ｈｚ］（「磁場の周波数」とは、上記電磁コイルに導通される電流が１秒間に向きを変える回数を意味する。）は１〜５が好ましいとされ、一般に、この磁場の周波数［Ｈｚ］として２が採用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】連続鋳造機の概略図
【図２】本発明の実施形態に係る浸漬ノズルの立面図
【図３】図２の３−３線矢視断面図
【図４】図２の４−４線矢視断面図
【図５】従来の浸漬ノズルによって形成される溶鋼吐出流をイメージしたもの
【図６】本願発明の浸漬ノズルによって達成される溶鋼吐出流をイメージしたもの
【図７】凝固遅れ度Ｃｇ［％］の説明図
【図８】凝固遅れ度Ｃｇ［％］とブレークアウトとの関係についての実績に基づくグラフ
【符号の説明】
【００６２】
１ 浸漬ノズル
２ 溶鋼吐出孔
３ 溶鋼吐出孔の内底面
５ 溶鋼吐出溝
９ 溶鋼吐出孔の外周側開口縁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼を、
鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を８００〜２１００とし鋳型厚みＤ［ｍｍ］を２００〜３２０とする鋳型と、
タンディッシュ内に保持される溶鋼を前記鋳型に注湯するのに供される有底円筒状の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルの内側底面から所定距離上方へ離れた位置において該浸漬ノズルの周壁に一対の対向する溶鋼吐出孔が穿孔され、前記溶鋼吐出孔の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とし、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］を１５〜５５とし、前記溶鋼吐出孔の内周側開口縁の下端と前記内側底面との距離Ｈ［ｍｍ］を１０〜５０とするものと、
を用いて連続鋳造する、中高炭素鋼の連続鋳造方法において、
前記溶鋼吐出孔の内底面には、前記浸漬ノズルの底面視において前記溶鋼吐出孔の穿孔方向と平行に延びる溶鋼吐出溝を刻設すると共に、下記式（１）〜（３）を満足するものとし、
鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とし、
溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする、
ことを特徴とする、中高炭素鋼の連続鋳造方法。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、
ａは、前記溶鋼吐出溝の刻設幅
Ａは、前記溶鋼吐出孔の外周側開口縁の幅
ｂは、前記溶鋼吐出孔の内底面と前記溶鋼吐出溝の内底面との交差線と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Ｂは、前記浸漬ノズルの内周面と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Δθは、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１と、前記溶鋼吐出溝の内底面が水平と成す角度と、の差
【請求項２】
請求項１に記載の中高炭素鋼の連続鋳造方法において、
鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とする、
ことを特徴とする、中高炭素鋼の連続鋳造方法
【請求項１】
炭素含有量Ｃ［ｗｔ％］を０．０７〜０．５１とする中高炭素鋼を、
鋳型幅Ｗ［ｍｍ］を８００〜２１００とし鋳型厚みＤ［ｍｍ］を２００〜３２０とする鋳型と、
タンディッシュ内に保持される溶鋼を前記鋳型に注湯するのに供される有底円筒状の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルの内側底面から所定距離上方へ離れた位置において該浸漬ノズルの周壁に一対の対向する溶鋼吐出孔が穿孔され、前記溶鋼吐出孔の流路断面積Ａｓｎ［ｍｍ２］を直径［ｍｍ］を７０〜１２０とする円の面積［ｍｍ２］とし、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１［ｄｅｇ．］を１５〜５５とし、前記溶鋼吐出孔の内周側開口縁の下端と前記内側底面との距離Ｈ［ｍｍ］を１０〜５０とするものと、
を用いて連続鋳造する、中高炭素鋼の連続鋳造方法において、
前記溶鋼吐出孔の内底面には、前記浸漬ノズルの底面視において前記溶鋼吐出孔の穿孔方向と平行に延びる溶鋼吐出溝を刻設すると共に、下記式（１）〜（３）を満足するものとし、
鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］を１．４〜２．２とし、
溶鋼過熱度ΔＴ［℃］を２０〜４５とする、
ことを特徴とする、中高炭素鋼の連続鋳造方法。
ａ／Ａ＝０．１〜０．９・・・（１）
ｂ／Ｂ＝０．４〜１．０・・・（２）
Δθ［ｄｅｇ．］＝１５〜４５・・・（３）
ただし、
ａは、前記溶鋼吐出溝の刻設幅
Ａは、前記溶鋼吐出孔の外周側開口縁の幅
ｂは、前記溶鋼吐出孔の内底面と前記溶鋼吐出溝の内底面との交差線と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Ｂは、前記浸漬ノズルの内周面と、前記浸漬ノズルの外周面と、の径方向における離隔距離
Δθは、前記溶鋼吐出孔の下向き吐出角θ１と、前記溶鋼吐出溝の内底面が水平と成す角度と、の差
【請求項２】
請求項１に記載の中高炭素鋼の連続鋳造方法において、
鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］を５００〜１０００とする、
ことを特徴とする、中高炭素鋼の連続鋳造方法
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１６０６０７（Ｐ２００９−１６０６０７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０７（Ｐ２００８−１０７）
【出願日】平成２０年１月４日（２００８．１．４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月４日（２００８．１．４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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