溶融金属の連続鋳造方法
【課題】電磁力によって鋳片表面性状を改善しつつ、鋳片内部に捕捉される非金属介在物や気泡を低減することのできる溶融金属の連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲むように配設した電磁コイル４に交流電流を流してメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善しつつ、浸漬ノズル５の吐出口６を上向きとし、さらに吐出口６からの吐出流１４の方向が鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かうようにする。これにより、吐出流中の非金属介在物や気泡はメニスカス到達部においてメニスカス１１の連続鋳造パウダーに吸収される。また、吐出流１４は電磁コイル４に起因する電磁力を受けて鋳片厚み方向の吐出流の広がりが抑制され、吐出流１４は長辺シェル１２に接触しないので、吐出流１４から長辺シェル１２への非金属介在物や気泡の捕捉も抑止することができる。
【解決手段】鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲むように配設した電磁コイル４に交流電流を流してメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善しつつ、浸漬ノズル５の吐出口６を上向きとし、さらに吐出口６からの吐出流１４の方向が鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かうようにする。これにより、吐出流中の非金属介在物や気泡はメニスカス到達部においてメニスカス１１の連続鋳造パウダーに吸収される。また、吐出流１４は電磁コイル４に起因する電磁力を受けて鋳片厚み方向の吐出流の広がりが抑制され、吐出流１４は長辺シェル１２に接触しないので、吐出流１４から長辺シェル１２への非金属介在物や気泡の捕捉も抑止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の連続鋳造方法に関するものであって、鋳型内における溶融金属流れの改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の連続鋳造方法においては、鋳片を形成する鋳造空間の四周を水冷銅板で取り囲んだ鋳型を用い、鋳型内に溶融金属を注入し、鋳型に接する溶融金属部分が凝固してシェルを形成し、シェルが成長しつつ鋳型下部から引き抜かれ、最終的に凝固が完了して連続鋳造鋳片が形成される。
【０００３】
鋳片形状が扁平形状であるスラブの連続鋳造においては、鋳型内の鋳造空間も長方形断面である。断面長方形の長辺に面する鋳型面を長辺面、長方形の短辺に面する鋳型面を短辺面という。溶融金属は浸漬ノズルを介して鋳型内に供給される。浸漬ノズルは底部を有する円筒状であり、浸漬ノズル下端付近に鋳造空間の長手方向両方向に向かう吐出口が開口され、吐出口から溶融金属が鋳型内に吐出する。浸漬ノズル吐出口からの吐出流は、鋳型内溶融金属プール内を進み、鋳型短辺に衝突し、上向き流と下向き流に分かれる。
【０００４】
鋳型内に形成された溶融金属プールの表面には、連続鋳造パウダーが供給されて層をなし、溶融金属の熱で溶融し、鋳型とシェルとの間隙に流入してパウダーフィルムを形成し、鋳型とシェルとの間の潤滑剤として機能する。鋳型は常時上下方向に振動し（オッシレーションという）、パウダーフィルムの流入を促進し、鋳片の引抜きを容易にしている。一方、鋳片表面には、鋳型オッシレーションに起因してオッシレーションマークと呼ばれる凹凸が形成される。
【０００５】
鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲む電流流路を有する電磁コイルを配してこの電磁コイルに交流電流を流すと、鋳型内の溶融金属にピンチ力が作用する。特許文献１には、溶融金属のメニスカス近傍にこの電磁力を作用させ、これによって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、メニスカスを強く湾曲させると同時に、鋳型とシェルの間のギャップを拡大してパウダー流入を促進し、オッシレーションマークを軽減して鋳片表面形状を改善する発明が記載されている。
【０００６】
一方、このように作用する電磁力は、同時に鋳型内の溶融金属プールに電磁誘導流れを形成する。電磁誘導流れは、電磁コイルの高さ方向中心においてシェルから溶融金属プール中心に向かう流れが発生し、プール中心において上向き流と下向き流に分流する。電磁コイルの上半分に対応する部位では、プール中心で上向き流、メニスカス部で外向き流、シェル付近で下向き流となる回動流れが形成される。電磁コイルの下半分に対応する部位では、プール中心で下向き流、電磁コイル下端部付近で外向き流、シェル付近で上向き流となる回動流れが形成される。
【０００７】
特許文献２においては、円形または角状の鋳造断面を有するビレットを鋳造する例において、下向き方向に開口した吐出口を有する溶融金属注入ノズルを、吐出口が電磁コイルの中心より下方に位置するように配設し、溶融金属を溶融金属注入ノズルの吐出口から鋳型内に注入する連続鋳造方法が記載されている。特許文献２に記載のものはこれにより、溶融金属プール中心で上向きに流れる回動流れに対し、溶融金属注入ノズルからの吐出流が影響を及ぼさないので、表面性状の優れた鋳片が鋳造されるとしている。
【０００８】
精錬炉で脱炭のための酸素精錬を行った溶融金属にはフリー酸素が含まれるので、精錬炉から取鍋に溶融金属を移注するに際し、溶融金属中に酸化力の強い脱酸剤を添加し、フリー酸素を酸化物とする。生成した非金属酸化物は大部分が溶融金属中から浮上分離するが、一部は溶融金属中に浮遊したままタンディッシュに移注される。そのため、タンディッシュから浸漬ノズルを経由して鋳型内に供給される溶融金属中には、非金属介在物が含まれている。また、溶融金属中の非金属介在物が浸漬ノズルの内壁に付着することを防止するため、浸漬ノズル内に非酸化性ガスの吹き込みが行われる。吹き込まれた非酸化性ガスは溶融金属中に取り込まれて気泡となり、溶融金属とともに移動する。溶融金属中のこれら非金属介在物や気泡は、浸漬ノズルの吐出口から吐出流とともに鋳型内に供給される。非金属介在物や気泡が鋳片に取り込まれると品質欠陥となるので、できるかぎり鋳型内の溶融金属中を浮上させ、メニスカスを覆う連続鋳造パウダー中に取り込んで分離することが好ましい。
【０００９】
最近の連続鋳造においては、メニスカス直下に垂直部を設けた垂直曲げ型とし、この垂直部で非金属介在物や気泡の浮上分離の促進を図っている。また、浸漬ノズルの吐出口からの吐出流が鋳型短辺に衝突したあと、鋳型短辺に沿って下方に流れる流れが強すぎると、この流れに乗って非金属介在物や気泡が鋳片の深部に達し、凝固鋳片に取り込まれることになる。この場合、連続鋳造水平部における鋳片上面側の１／４厚付近に非金属介在物や気泡が捕捉される。そこで、下方流が少なくなるように吐出流を制御することが行われている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５２−３２８２４号公報
【特許文献２】特開平１１−１８８４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲むように配設した電磁コイルに交流電流を流すことにより、メニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善することができる。しかし、特許文献２に記載のように、下向き方向に開口した吐出口を有する溶融金属注入ノズルを、吐出口が電磁コイルの中心より下方に位置するように配設して鋳造を行うと、鋳片表面性状の改善は得られるものの、鋳片の内部に捕捉される非金属介在物や気泡については十分に低減することができない。
【００１２】
本発明は、電磁力によって鋳片表面性状を改善しつつ、鋳片内部に捕捉される非金属介在物や気泡を低減することのできる溶融金属の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
特許文献２に記載の下向き方向に開口した吐出口６を有する浸漬ノズル５を用いた場合（図２（ｃ））はもちろん、水平方向、あるいは図２（ｂ）に示すように若干の上向き方向に開口した吐出口６を有する浸漬ノズル５であっても、吐出口６からの吐出流１４が鋳片の短辺シェル１３に衝突する方向で吐出される限り、吐出流１４が衝突した短辺シェル１３の付近に非金属介在物や気泡が捕捉されることが判明した。また、吐出口からの吐出流１４は、図４（ｃ）（ｄ）に示すように吐出口６から離れるにつれて鋳片の厚み方向に広がり、短辺に衝突する以前に両サイドの長辺シェル１２に接するようになる。そして吐出流１４が長辺シェル１２に接触すると、その部位で非金属介在物や気泡が長辺シェル１２に捕捉されることが判明した。
【００１４】
それに対し、図３に示すように、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲むように配設した電磁コイル４に交流電流を流してメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善しつつ、図１（ａ）に示すように浸漬ノズル５の吐出口６を上向きとし、さらに吐出口６からの吐出流１４の方向が鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かうようにすると、吐出流１４は短辺シェル１３に衝突する前にメニスカス１１に到達することとなる。その結果、吐出流中の非金属介在物や気泡はメニスカス到達部においてメニスカス１１の連続鋳造パウダーに吸収される。また、吐出口６からメニスカス１１までの吐出流１４には、電磁コイル４に起因する電磁力を受けて長辺シェルから鋳片中心に向かう力がかかるので、鋳片厚み方向の吐出流の広がりが抑制され、図１（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、吐出流１４は長辺シェル１２に接触することなくメニスカス１１に到達することができる。従って、吐出流１４から長辺シェル１２への非金属介在物や気泡の捕捉も抑止することができる。その結果、電磁力によってメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善すると同時に、鋳片への非金属介在物や気泡の捕捉を抑制し、表面性状と内部品質がともに良好な鋳片を製造することが可能となる。
【００１５】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）長方形断面の鋳造空間８を有する鋳型１内に浸漬ノズル５を介して溶融金属１０を注入し、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配してこの電磁コイル４に交流電流を流し、交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属１０が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、浸漬ノズル５は鋳造空間８の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口６を有し、吐出口６からの吐出流１４の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
（２）長方形断面の鋳造空間８を有する鋳型１内に浸漬ノズル５を介して溶融金属１０を注入し、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配してこの電磁コイル４に交流電流を流し、交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属１０が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、浸漬ノズル５は鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口６を有し、吐出口６の開口の方向Ｘは、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
（３）前記吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度の０．８倍が、吐出口中心Ｃから鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａへ向かう方向と水平方向との間の角度よりも大きいことを特徴とする上記（２）に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
（４）電磁コイル４の鋳造方向長さをＬとし、吐出口６の中心Ｃは、電磁コイル４の下端から１／４・Ｌよりも上方に位置することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
（５）上下方向に２以上の吐出口が並列していることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、浸漬ノズル吐出口からの吐出流が短辺シェルに衝突せず、長辺シェルにも接触せずにメニスカスに到達するので、短辺シェル、長辺シェルに非金属介在物や気泡が捕捉されることを抑制し、鋳片の内部品質を向上することができる。併せて、鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲むように配設した電磁コイルに交流電流を流してメニスカス形状を制御することにより、鋳片表面性状を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、溶融金属の連続鋳造方法に関するものであり、図３（ａ）、図１（ａ）に示すように、長方形断面の鋳造空間８を有する鋳型１内に浸漬ノズル５を介して溶融金属１０を注入する。長方形断面である鋳造空間８の長辺に位置する鋳型を鋳型長辺２、鋳造空間８の短辺に位置する鋳型を鋳型短辺３と呼ぶ。
【００１８】
本発明はまた、図３に示すように、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配置する。このような配置のコイルはソレノイドと呼ばれる。この電磁コイル４に交流電流を流すことにより、鋳型内の溶融金属及び凝固シェルはコイルの中心方向へ向かうピンチ力を受ける。電磁コイル４は、鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受けるような位置に配置される。これによって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、メニスカスを強く湾曲させると同時に、鋳型とシェルの間のギャップを拡大してパウダー流入を促進し、オッシレーションマークを軽減して鋳片表面形状を改善することができる。
【００１９】
電磁コイル４に交流電流を流すことにより、上記ピンチ力が働くと同時に、鋳型内の溶融金属プールに電磁誘導流れが形成される。電磁誘導流れは、図３（ｃ）に示すように、電磁コイル４の高さ方向中心においてシェルから溶融金属プール中心に向かう流れが発生し、プール中心において上向き流と下向き流に分流する。電磁コイル４の上半分に対応する部位では、プール中心で上向き流、メニスカス部で外向き流、シェル付近で下向き流となる回動流１５が形成される。電磁コイル４の下半分に対応する部位では、プール中心で下向き流、電磁コイル下端部付近で外向き流、シェル付近で上向き流となる回動流１５が形成される。
【００２０】
本発明において、図１（ａ）に示すように、浸漬ノズル５は鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口６を有し、吐出口６からの吐出流１４の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることを特徴とする。これにより、吐出流１４は短辺シェル１３に衝突する前にメニスカス１１に到達することとなる。その結果、吐出流中の非金属介在物や気泡はメニスカス到達部においてメニスカスの連続鋳造パウダーに吸収されるので、図２（ｂ）（ｃ）に示す従来技術のように、吐出流１４が衝突した短辺シェル１３に非金属介在物や気泡が捕捉されることがない。また、吐出口６からメニスカス１１までの吐出流１４には、電磁コイル４に起因する電磁力を受けて長辺シェルから鋳片中心に向かう力がかかるので、鋳片厚み方向の吐出流１４の広がりが抑制され、図１（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、吐出流１４は長辺シェル１２に接触することなくメニスカス１１に到達することができる。従って、吐出流１４から長辺シェル１２への非金属介在物や気泡の捕捉も抑止することができる。その結果、電磁力によってメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善すると同時に、鋳片への非金属介在物や気泡の捕捉を抑制し、表面性状と内部品質がともに良好な鋳片を製造することが可能となる。
【００２１】
本発明において、図５（ａ）に示すように、吐出口６の開口の方向Ｘが、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることによって、上記本発明の効果を発揮することができる。吐出口の開口の方向Ｘとは、吐出口６の中心Ｃから発し、吐出口の内周壁７と平行な方向Ｗをいう。内周壁が円筒状のような形状を有している場合は内周壁と平行な方向を定義することができる。吐出口の内周壁がテーパー状をなしているような場合には、テーパー形状の対称軸の方向を採用すればよい。
【００２２】
以上のように吐出口の開口の方向Ｘを定めることにより、本発明の効果を発揮することができる。一方、実際の連続鋳造においては、吐出口の開口の方向Ｘと吐出流１４の吐出方向とが一致しない場合がある。そこで、実機において、電磁力を印加した鋼の連続鋳造中に、浸漬ノズルの吐出口の吐出角を種々変更させ、吐出口の開口の方向Ｘと実際の吐出流１４の方向との関係について調査した。具体的には、吐出口からの吐出流の線速度が０．５〜２ｍ／秒の範囲において、吐出流がメニスカスに直接当たっているか、それとも鋳型短辺のシェル等にあたっているかを、Ｓをトレーサとして確認を行った。鋳造後の鋳片にＳが検出された場合、吐出流が鋳型短辺のシェル等に当たっていると判断でき、鋳造後の鋳片にＳが検出されなかった場合、吐出流がメニスカスに直接当たっていると判断できる。その結果、上向き吐出口を有する場合において、実際の吐出流の方向と水平方向との間の角度は、吐出口の開口の方向Ｘと水平方向との間の角度の８０％程度となることが分かった。
【００２３】
そこで、図５（ｂ）に示すように直線Ｙを定義する。直線Ｙは吐出口６の中心Ｃをとおり、直線Ｙと水平方向との間の角度φは、吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度θの０．８倍となっている場合を例示している。実際の連続鋳造では、通常、吐出流の方向が吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度θの０．８〜１倍の範囲となっている。本発明において、図５（ｂ）に示すように、直線Ｙが、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることとすれば、吐出流１４の方向を確実に鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かわせることができるので、より好ましい結果を得ることができる。このとき、吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度の０．８倍が、吐出口中心Ｃから鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａへ向かう方向と水平方向との間の角度よりも大きい。
【００２４】
鋳型の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４について、電磁コイル４の鋳造方向長さをＬとする。電磁コイル４に流す交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受けることが必要なので、電磁コイル４の上端位置は鋳型内メニスカス１１近傍位置となる。
【００２５】
本発明の浸漬ノズル５の吐出口６の位置は、吐出口６から吐出された吐出流１４がメニスカス１１に到達するまでの間、継続して吐出流１４が電磁コイル４からピンチ力を受け、吐出流１４の鋳片厚み方向への広がりを抑えることが好ましい。従って、吐出口６の中心の鋳造方向位置は、電磁コイル４の下端位置よりも上にあることが好ましい。
【００２６】
一方、電磁コイル４の下端付近においては、溶融金属に対して鋳片厚み中心方向へ向かうピンチ力は働いているものの、図３（ｃ）に示すように、電磁力に起因する溶融金属の回動流１５は鋳片厚み中心から表層へ向かう流れとなっている。従って、吐出流１４の広がりを防止するためには、この表層へ向かう回動流を避けた方が好ましく、吐出口６の中心Ｃは、電磁コイルの下端から１／４・Ｌよりも上方に位置することが好ましい。これにより、図１（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、吐出口６から吐出されメニスカス１１に到達するまでの吐出流１４について、鋳片厚み方向での広がりを抑え、メニスカス１１に到達するまで吐出流１４が長辺シェル１２に接触することを確実に防止することができる。吐出口６の中心Ｃは、電磁コイルの下端から１／２・Ｌよりも上方に位置することとするとさらに好ましい。
【００２７】
本発明においては、図６に示すように、上下方向（鋳造方向）に２以上の吐出口（６ａ、６ｂ）が並列していることとすると好ましい。これにより、ひとつひとつの吐出口の開口断面積を小さくすることができるため、同じ鋳造速度の場合、吐出口からの溶鋼の線速度を大きくすることができるため、吐出流の方向を吐出口の開口方向により近づけることができる。このため、より確実に吐出流をメニスカスに到達させることができる。
【実施例】
【００２８】
幅１２００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍの断面形状の鋳片を鋳造する連続鋳造装置において、本発明を適用した。鋳型の高さは９００ｍｍ、鋳型直下に２．５ｍの垂直部を有し、さらに曲げ半径７．５ｍの曲げ部、曲げ戻し水平部を有する。
【００２９】
図３に示すように、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配してこの電磁コイル４に交流電流を流す。電磁コイル４の鋳造方向長さＬは３００ｍｍであり、電磁コイル４の上端位置をメニスカス１１位置に一致させる。
【００３０】
浸漬ノズル５は外径１５０ｍｍ、内径９０ｍｍであり、図１（ａ）に示すように浸漬ノズル下端付近に鋳造空間の幅方向に向く吐出口６を有し、吐出口６の内径（円相当直径）は６０ｍｍ、メニスカス１１から吐出口中心Ｃまでの距離が１５０ｍｍである。吐出口６の数は２口である。吐出口６の開口方向Ｘは、下向き３０度、上向き１０度、上向き２０度、上向き３０度の４種類を準備した。
【００３１】
吐出口６の開口方向Ｘを上記４種類で変化させ、さらに電磁コイル４の電磁力ありとなしとで変化させ、低炭アルミキルド鋼を鋳造速度１．５ｍ／分で鋳造し、鋳片の品質を評価した。電磁力なし、吐出口下向き３０度の水準を基準条件とした。
【００３２】
吐出口上向き３０度については、吐出口の開口方向Ｘ、直線Ｙの方向、実際の吐出流１４の方向のいずれも、短辺シェル１３に衝突する前にメニスカス１１に到達した。上向き２０度については、吐出口の開口方向Ｘは直接メニスカス１１に到達し、直線Ｙの方向は鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａのごく近く、ほんのわずか上に到達する方向であったが、実際の吐出流１４の方向は、電磁力ありの本発明例では直接メニスカス１１に到達し、電磁力なしの比較例では短辺シェル１３に衝突した。一方、吐出口上向き１０度及び下向き３０度については、吐出口の開口方向Ｘ、直線Ｙの方向、実際の吐出流１４の方向のいずれも、直接短辺シェル１３に衝突した。
【００３３】
鋳片表面性状については、表面の粗さをレーザー変位計によって測定した。鋳片の幅に対し両短辺から５０ｍｍ位置及び１／４幅、１／２幅、３／４幅の合計５ラインを選択し、鋳造方向に２００ｍｍの長さにわたり、スポット径０．２ｍｍのレーザー変位計を０．２ｍｍピッチで移動させながら鋳片表面の凹凸を測定する。各ライン上の１０ｍｍ長さ毎の最大変位と最小変位の差をとり、これを全長にわたり比較して最大値を粗度と定義する。さらに基準となる製造条件のサンプルの粗度を１として相対的な粗度を最終的な定義とする。
【００３４】
非金属介在物や気泡に起因する内部品質については、表層介在物・気泡欠陥、内部介在物・気泡欠陥の発生状況によって評価した。表層とは鋳片表面から２０ｍｍ深さまでであり、およそ鋳型内で凝固する厚さに相当する。内部とは鋳片表層２０ｍｍ〜５０ｍｍ深さまでであり、およそ垂直曲げ連続鋳造機において集積帯と呼ばれる欠陥体を形成する湾曲部の部分を含む領域である。表層については、鋳片の全幅で鋳造方向２００ｍｍ長さについて厚み方向に１ｍｍピッチでフライス加工し、介在物・気泡個数を目視カウントし、内部については、全幅で鋳造方向１ｍ長さについて厚み方向に５ｍｍピッチでフライス加工し、介在物・気泡個数を目視カウントしたものを使用する。ともに基準となる製造条件のサンプルの個数指数を１として相対的な個数指数を最終的な定義とする。
【００３５】
【表１】
【００３６】
結果を表１に示す。吐出口上向き３０度、電磁力ありの本発明例は、いずれの比較例と対比しても、鋳片表面粗度、表層気泡欠陥、内部気泡欠陥のすべての指標について最も良好な結果を得ることができた。上向き２０度、電磁力ありの本発明例についても、比較例に対比すると良好な結果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】鋳型内の吐出流の状況を示す断面図であり、（ａ）は電磁力有りの正面断面図、（ｂ）は電磁力有りの側面断面図である。
【図２】鋳型内の吐出流の状況を示す正面断面図であり、吐出口の開口方向が異なる３種類について示している。
【図３】鋳型と電磁コイルの関係を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は電磁力による回動流を示すＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】吐出流の鋳型内幅方向の広がり状況を示す図であり、（ａ）（ｂ）は電磁力有りの場合のそれぞれ平面断面図、側面断面図であり、（ｃ）（ｄ）は電磁力なしの場合のそれぞれ平面断面図、側面断面図である。
【図５】浸漬ノズルの吐出口の形状と吐出流との関係について説明する図である。
【図６】鋳造方向に２組の吐出口を有する場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 鋳型
２ 鋳型長辺
３ 鋳型短辺
４ 電磁コイル
５ 浸漬ノズル
６ 吐出口
７ 吐出口の内周壁
８ 鋳造空間
１０ 溶融金属
１１ メニスカス
１２ 長辺シェル
１３ 短辺シェル
１４ 吐出流
１５ 回動流
２１ 浸漬ノズル内周
２２ 吐出口上端
２３ 吐出口下端
Ａ 鋳型短辺とメニスカスとの交点
Ｃ 吐出口中心
Ｄ 浸漬ノズル内径
ｄ 吐出口の上下方向の内径
Ｗ 吐出口の内周壁と平行な方向
Ｘ 開口の方向
Ｙ 直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の連続鋳造方法に関するものであって、鋳型内における溶融金属流れの改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の連続鋳造方法においては、鋳片を形成する鋳造空間の四周を水冷銅板で取り囲んだ鋳型を用い、鋳型内に溶融金属を注入し、鋳型に接する溶融金属部分が凝固してシェルを形成し、シェルが成長しつつ鋳型下部から引き抜かれ、最終的に凝固が完了して連続鋳造鋳片が形成される。
【０００３】
鋳片形状が扁平形状であるスラブの連続鋳造においては、鋳型内の鋳造空間も長方形断面である。断面長方形の長辺に面する鋳型面を長辺面、長方形の短辺に面する鋳型面を短辺面という。溶融金属は浸漬ノズルを介して鋳型内に供給される。浸漬ノズルは底部を有する円筒状であり、浸漬ノズル下端付近に鋳造空間の長手方向両方向に向かう吐出口が開口され、吐出口から溶融金属が鋳型内に吐出する。浸漬ノズル吐出口からの吐出流は、鋳型内溶融金属プール内を進み、鋳型短辺に衝突し、上向き流と下向き流に分かれる。
【０００４】
鋳型内に形成された溶融金属プールの表面には、連続鋳造パウダーが供給されて層をなし、溶融金属の熱で溶融し、鋳型とシェルとの間隙に流入してパウダーフィルムを形成し、鋳型とシェルとの間の潤滑剤として機能する。鋳型は常時上下方向に振動し（オッシレーションという）、パウダーフィルムの流入を促進し、鋳片の引抜きを容易にしている。一方、鋳片表面には、鋳型オッシレーションに起因してオッシレーションマークと呼ばれる凹凸が形成される。
【０００５】
鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲む電流流路を有する電磁コイルを配してこの電磁コイルに交流電流を流すと、鋳型内の溶融金属にピンチ力が作用する。特許文献１には、溶融金属のメニスカス近傍にこの電磁力を作用させ、これによって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、メニスカスを強く湾曲させると同時に、鋳型とシェルの間のギャップを拡大してパウダー流入を促進し、オッシレーションマークを軽減して鋳片表面形状を改善する発明が記載されている。
【０００６】
一方、このように作用する電磁力は、同時に鋳型内の溶融金属プールに電磁誘導流れを形成する。電磁誘導流れは、電磁コイルの高さ方向中心においてシェルから溶融金属プール中心に向かう流れが発生し、プール中心において上向き流と下向き流に分流する。電磁コイルの上半分に対応する部位では、プール中心で上向き流、メニスカス部で外向き流、シェル付近で下向き流となる回動流れが形成される。電磁コイルの下半分に対応する部位では、プール中心で下向き流、電磁コイル下端部付近で外向き流、シェル付近で上向き流となる回動流れが形成される。
【０００７】
特許文献２においては、円形または角状の鋳造断面を有するビレットを鋳造する例において、下向き方向に開口した吐出口を有する溶融金属注入ノズルを、吐出口が電磁コイルの中心より下方に位置するように配設し、溶融金属を溶融金属注入ノズルの吐出口から鋳型内に注入する連続鋳造方法が記載されている。特許文献２に記載のものはこれにより、溶融金属プール中心で上向きに流れる回動流れに対し、溶融金属注入ノズルからの吐出流が影響を及ぼさないので、表面性状の優れた鋳片が鋳造されるとしている。
【０００８】
精錬炉で脱炭のための酸素精錬を行った溶融金属にはフリー酸素が含まれるので、精錬炉から取鍋に溶融金属を移注するに際し、溶融金属中に酸化力の強い脱酸剤を添加し、フリー酸素を酸化物とする。生成した非金属酸化物は大部分が溶融金属中から浮上分離するが、一部は溶融金属中に浮遊したままタンディッシュに移注される。そのため、タンディッシュから浸漬ノズルを経由して鋳型内に供給される溶融金属中には、非金属介在物が含まれている。また、溶融金属中の非金属介在物が浸漬ノズルの内壁に付着することを防止するため、浸漬ノズル内に非酸化性ガスの吹き込みが行われる。吹き込まれた非酸化性ガスは溶融金属中に取り込まれて気泡となり、溶融金属とともに移動する。溶融金属中のこれら非金属介在物や気泡は、浸漬ノズルの吐出口から吐出流とともに鋳型内に供給される。非金属介在物や気泡が鋳片に取り込まれると品質欠陥となるので、できるかぎり鋳型内の溶融金属中を浮上させ、メニスカスを覆う連続鋳造パウダー中に取り込んで分離することが好ましい。
【０００９】
最近の連続鋳造においては、メニスカス直下に垂直部を設けた垂直曲げ型とし、この垂直部で非金属介在物や気泡の浮上分離の促進を図っている。また、浸漬ノズルの吐出口からの吐出流が鋳型短辺に衝突したあと、鋳型短辺に沿って下方に流れる流れが強すぎると、この流れに乗って非金属介在物や気泡が鋳片の深部に達し、凝固鋳片に取り込まれることになる。この場合、連続鋳造水平部における鋳片上面側の１／４厚付近に非金属介在物や気泡が捕捉される。そこで、下方流が少なくなるように吐出流を制御することが行われている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５２−３２８２４号公報
【特許文献２】特開平１１−１８８４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲むように配設した電磁コイルに交流電流を流すことにより、メニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善することができる。しかし、特許文献２に記載のように、下向き方向に開口した吐出口を有する溶融金属注入ノズルを、吐出口が電磁コイルの中心より下方に位置するように配設して鋳造を行うと、鋳片表面性状の改善は得られるものの、鋳片の内部に捕捉される非金属介在物や気泡については十分に低減することができない。
【００１２】
本発明は、電磁力によって鋳片表面性状を改善しつつ、鋳片内部に捕捉される非金属介在物や気泡を低減することのできる溶融金属の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
特許文献２に記載の下向き方向に開口した吐出口６を有する浸漬ノズル５を用いた場合（図２（ｃ））はもちろん、水平方向、あるいは図２（ｂ）に示すように若干の上向き方向に開口した吐出口６を有する浸漬ノズル５であっても、吐出口６からの吐出流１４が鋳片の短辺シェル１３に衝突する方向で吐出される限り、吐出流１４が衝突した短辺シェル１３の付近に非金属介在物や気泡が捕捉されることが判明した。また、吐出口からの吐出流１４は、図４（ｃ）（ｄ）に示すように吐出口６から離れるにつれて鋳片の厚み方向に広がり、短辺に衝突する以前に両サイドの長辺シェル１２に接するようになる。そして吐出流１４が長辺シェル１２に接触すると、その部位で非金属介在物や気泡が長辺シェル１２に捕捉されることが判明した。
【００１４】
それに対し、図３に示すように、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲むように配設した電磁コイル４に交流電流を流してメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善しつつ、図１（ａ）に示すように浸漬ノズル５の吐出口６を上向きとし、さらに吐出口６からの吐出流１４の方向が鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かうようにすると、吐出流１４は短辺シェル１３に衝突する前にメニスカス１１に到達することとなる。その結果、吐出流中の非金属介在物や気泡はメニスカス到達部においてメニスカス１１の連続鋳造パウダーに吸収される。また、吐出口６からメニスカス１１までの吐出流１４には、電磁コイル４に起因する電磁力を受けて長辺シェルから鋳片中心に向かう力がかかるので、鋳片厚み方向の吐出流の広がりが抑制され、図１（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、吐出流１４は長辺シェル１２に接触することなくメニスカス１１に到達することができる。従って、吐出流１４から長辺シェル１２への非金属介在物や気泡の捕捉も抑止することができる。その結果、電磁力によってメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善すると同時に、鋳片への非金属介在物や気泡の捕捉を抑制し、表面性状と内部品質がともに良好な鋳片を製造することが可能となる。
【００１５】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）長方形断面の鋳造空間８を有する鋳型１内に浸漬ノズル５を介して溶融金属１０を注入し、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配してこの電磁コイル４に交流電流を流し、交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属１０が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、浸漬ノズル５は鋳造空間８の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口６を有し、吐出口６からの吐出流１４の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
（２）長方形断面の鋳造空間８を有する鋳型１内に浸漬ノズル５を介して溶融金属１０を注入し、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配してこの電磁コイル４に交流電流を流し、交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属１０が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、浸漬ノズル５は鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口６を有し、吐出口６の開口の方向Ｘは、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
（３）前記吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度の０．８倍が、吐出口中心Ｃから鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａへ向かう方向と水平方向との間の角度よりも大きいことを特徴とする上記（２）に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
（４）電磁コイル４の鋳造方向長さをＬとし、吐出口６の中心Ｃは、電磁コイル４の下端から１／４・Ｌよりも上方に位置することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
（５）上下方向に２以上の吐出口が並列していることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、浸漬ノズル吐出口からの吐出流が短辺シェルに衝突せず、長辺シェルにも接触せずにメニスカスに到達するので、短辺シェル、長辺シェルに非金属介在物や気泡が捕捉されることを抑制し、鋳片の内部品質を向上することができる。併せて、鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲むように配設した電磁コイルに交流電流を流してメニスカス形状を制御することにより、鋳片表面性状を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、溶融金属の連続鋳造方法に関するものであり、図３（ａ）、図１（ａ）に示すように、長方形断面の鋳造空間８を有する鋳型１内に浸漬ノズル５を介して溶融金属１０を注入する。長方形断面である鋳造空間８の長辺に位置する鋳型を鋳型長辺２、鋳造空間８の短辺に位置する鋳型を鋳型短辺３と呼ぶ。
【００１８】
本発明はまた、図３に示すように、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配置する。このような配置のコイルはソレノイドと呼ばれる。この電磁コイル４に交流電流を流すことにより、鋳型内の溶融金属及び凝固シェルはコイルの中心方向へ向かうピンチ力を受ける。電磁コイル４は、鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受けるような位置に配置される。これによって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、メニスカスを強く湾曲させると同時に、鋳型とシェルの間のギャップを拡大してパウダー流入を促進し、オッシレーションマークを軽減して鋳片表面形状を改善することができる。
【００１９】
電磁コイル４に交流電流を流すことにより、上記ピンチ力が働くと同時に、鋳型内の溶融金属プールに電磁誘導流れが形成される。電磁誘導流れは、図３（ｃ）に示すように、電磁コイル４の高さ方向中心においてシェルから溶融金属プール中心に向かう流れが発生し、プール中心において上向き流と下向き流に分流する。電磁コイル４の上半分に対応する部位では、プール中心で上向き流、メニスカス部で外向き流、シェル付近で下向き流となる回動流１５が形成される。電磁コイル４の下半分に対応する部位では、プール中心で下向き流、電磁コイル下端部付近で外向き流、シェル付近で上向き流となる回動流１５が形成される。
【００２０】
本発明において、図１（ａ）に示すように、浸漬ノズル５は鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口６を有し、吐出口６からの吐出流１４の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることを特徴とする。これにより、吐出流１４は短辺シェル１３に衝突する前にメニスカス１１に到達することとなる。その結果、吐出流中の非金属介在物や気泡はメニスカス到達部においてメニスカスの連続鋳造パウダーに吸収されるので、図２（ｂ）（ｃ）に示す従来技術のように、吐出流１４が衝突した短辺シェル１３に非金属介在物や気泡が捕捉されることがない。また、吐出口６からメニスカス１１までの吐出流１４には、電磁コイル４に起因する電磁力を受けて長辺シェルから鋳片中心に向かう力がかかるので、鋳片厚み方向の吐出流１４の広がりが抑制され、図１（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、吐出流１４は長辺シェル１２に接触することなくメニスカス１１に到達することができる。従って、吐出流１４から長辺シェル１２への非金属介在物や気泡の捕捉も抑止することができる。その結果、電磁力によってメニスカス形状を制御して鋳片表面性状を改善すると同時に、鋳片への非金属介在物や気泡の捕捉を抑制し、表面性状と内部品質がともに良好な鋳片を製造することが可能となる。
【００２１】
本発明において、図５（ａ）に示すように、吐出口６の開口の方向Ｘが、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることによって、上記本発明の効果を発揮することができる。吐出口の開口の方向Ｘとは、吐出口６の中心Ｃから発し、吐出口の内周壁７と平行な方向Ｗをいう。内周壁が円筒状のような形状を有している場合は内周壁と平行な方向を定義することができる。吐出口の内周壁がテーパー状をなしているような場合には、テーパー形状の対称軸の方向を採用すればよい。
【００２２】
以上のように吐出口の開口の方向Ｘを定めることにより、本発明の効果を発揮することができる。一方、実際の連続鋳造においては、吐出口の開口の方向Ｘと吐出流１４の吐出方向とが一致しない場合がある。そこで、実機において、電磁力を印加した鋼の連続鋳造中に、浸漬ノズルの吐出口の吐出角を種々変更させ、吐出口の開口の方向Ｘと実際の吐出流１４の方向との関係について調査した。具体的には、吐出口からの吐出流の線速度が０．５〜２ｍ／秒の範囲において、吐出流がメニスカスに直接当たっているか、それとも鋳型短辺のシェル等にあたっているかを、Ｓをトレーサとして確認を行った。鋳造後の鋳片にＳが検出された場合、吐出流が鋳型短辺のシェル等に当たっていると判断でき、鋳造後の鋳片にＳが検出されなかった場合、吐出流がメニスカスに直接当たっていると判断できる。その結果、上向き吐出口を有する場合において、実際の吐出流の方向と水平方向との間の角度は、吐出口の開口の方向Ｘと水平方向との間の角度の８０％程度となることが分かった。
【００２３】
そこで、図５（ｂ）に示すように直線Ｙを定義する。直線Ｙは吐出口６の中心Ｃをとおり、直線Ｙと水平方向との間の角度φは、吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度θの０．８倍となっている場合を例示している。実際の連続鋳造では、通常、吐出流の方向が吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度θの０．８〜１倍の範囲となっている。本発明において、図５（ｂ）に示すように、直線Ｙが、鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かっていることとすれば、吐出流１４の方向を確実に鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａよりも上方に向かわせることができるので、より好ましい結果を得ることができる。このとき、吐出口の開口方向Ｘと水平方向との間の角度の０．８倍が、吐出口中心Ｃから鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａへ向かう方向と水平方向との間の角度よりも大きい。
【００２４】
鋳型の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４について、電磁コイル４の鋳造方向長さをＬとする。電磁コイル４に流す交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受けることが必要なので、電磁コイル４の上端位置は鋳型内メニスカス１１近傍位置となる。
【００２５】
本発明の浸漬ノズル５の吐出口６の位置は、吐出口６から吐出された吐出流１４がメニスカス１１に到達するまでの間、継続して吐出流１４が電磁コイル４からピンチ力を受け、吐出流１４の鋳片厚み方向への広がりを抑えることが好ましい。従って、吐出口６の中心の鋳造方向位置は、電磁コイル４の下端位置よりも上にあることが好ましい。
【００２６】
一方、電磁コイル４の下端付近においては、溶融金属に対して鋳片厚み中心方向へ向かうピンチ力は働いているものの、図３（ｃ）に示すように、電磁力に起因する溶融金属の回動流１５は鋳片厚み中心から表層へ向かう流れとなっている。従って、吐出流１４の広がりを防止するためには、この表層へ向かう回動流を避けた方が好ましく、吐出口６の中心Ｃは、電磁コイルの下端から１／４・Ｌよりも上方に位置することが好ましい。これにより、図１（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、吐出口６から吐出されメニスカス１１に到達するまでの吐出流１４について、鋳片厚み方向での広がりを抑え、メニスカス１１に到達するまで吐出流１４が長辺シェル１２に接触することを確実に防止することができる。吐出口６の中心Ｃは、電磁コイルの下端から１／２・Ｌよりも上方に位置することとするとさらに好ましい。
【００２７】
本発明においては、図６に示すように、上下方向（鋳造方向）に２以上の吐出口（６ａ、６ｂ）が並列していることとすると好ましい。これにより、ひとつひとつの吐出口の開口断面積を小さくすることができるため、同じ鋳造速度の場合、吐出口からの溶鋼の線速度を大きくすることができるため、吐出流の方向を吐出口の開口方向により近づけることができる。このため、より確実に吐出流をメニスカスに到達させることができる。
【実施例】
【００２８】
幅１２００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍの断面形状の鋳片を鋳造する連続鋳造装置において、本発明を適用した。鋳型の高さは９００ｍｍ、鋳型直下に２．５ｍの垂直部を有し、さらに曲げ半径７．５ｍの曲げ部、曲げ戻し水平部を有する。
【００２９】
図３に示すように、鋳型１の周囲に鋳造空間８を取り囲む電流流路を有する電磁コイル４を配してこの電磁コイル４に交流電流を流す。電磁コイル４の鋳造方向長さＬは３００ｍｍであり、電磁コイル４の上端位置をメニスカス１１位置に一致させる。
【００３０】
浸漬ノズル５は外径１５０ｍｍ、内径９０ｍｍであり、図１（ａ）に示すように浸漬ノズル下端付近に鋳造空間の幅方向に向く吐出口６を有し、吐出口６の内径（円相当直径）は６０ｍｍ、メニスカス１１から吐出口中心Ｃまでの距離が１５０ｍｍである。吐出口６の数は２口である。吐出口６の開口方向Ｘは、下向き３０度、上向き１０度、上向き２０度、上向き３０度の４種類を準備した。
【００３１】
吐出口６の開口方向Ｘを上記４種類で変化させ、さらに電磁コイル４の電磁力ありとなしとで変化させ、低炭アルミキルド鋼を鋳造速度１．５ｍ／分で鋳造し、鋳片の品質を評価した。電磁力なし、吐出口下向き３０度の水準を基準条件とした。
【００３２】
吐出口上向き３０度については、吐出口の開口方向Ｘ、直線Ｙの方向、実際の吐出流１４の方向のいずれも、短辺シェル１３に衝突する前にメニスカス１１に到達した。上向き２０度については、吐出口の開口方向Ｘは直接メニスカス１１に到達し、直線Ｙの方向は鋳型短辺とメニスカスとの交点Ａのごく近く、ほんのわずか上に到達する方向であったが、実際の吐出流１４の方向は、電磁力ありの本発明例では直接メニスカス１１に到達し、電磁力なしの比較例では短辺シェル１３に衝突した。一方、吐出口上向き１０度及び下向き３０度については、吐出口の開口方向Ｘ、直線Ｙの方向、実際の吐出流１４の方向のいずれも、直接短辺シェル１３に衝突した。
【００３３】
鋳片表面性状については、表面の粗さをレーザー変位計によって測定した。鋳片の幅に対し両短辺から５０ｍｍ位置及び１／４幅、１／２幅、３／４幅の合計５ラインを選択し、鋳造方向に２００ｍｍの長さにわたり、スポット径０．２ｍｍのレーザー変位計を０．２ｍｍピッチで移動させながら鋳片表面の凹凸を測定する。各ライン上の１０ｍｍ長さ毎の最大変位と最小変位の差をとり、これを全長にわたり比較して最大値を粗度と定義する。さらに基準となる製造条件のサンプルの粗度を１として相対的な粗度を最終的な定義とする。
【００３４】
非金属介在物や気泡に起因する内部品質については、表層介在物・気泡欠陥、内部介在物・気泡欠陥の発生状況によって評価した。表層とは鋳片表面から２０ｍｍ深さまでであり、およそ鋳型内で凝固する厚さに相当する。内部とは鋳片表層２０ｍｍ〜５０ｍｍ深さまでであり、およそ垂直曲げ連続鋳造機において集積帯と呼ばれる欠陥体を形成する湾曲部の部分を含む領域である。表層については、鋳片の全幅で鋳造方向２００ｍｍ長さについて厚み方向に１ｍｍピッチでフライス加工し、介在物・気泡個数を目視カウントし、内部については、全幅で鋳造方向１ｍ長さについて厚み方向に５ｍｍピッチでフライス加工し、介在物・気泡個数を目視カウントしたものを使用する。ともに基準となる製造条件のサンプルの個数指数を１として相対的な個数指数を最終的な定義とする。
【００３５】
【表１】
【００３６】
結果を表１に示す。吐出口上向き３０度、電磁力ありの本発明例は、いずれの比較例と対比しても、鋳片表面粗度、表層気泡欠陥、内部気泡欠陥のすべての指標について最も良好な結果を得ることができた。上向き２０度、電磁力ありの本発明例についても、比較例に対比すると良好な結果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】鋳型内の吐出流の状況を示す断面図であり、（ａ）は電磁力有りの正面断面図、（ｂ）は電磁力有りの側面断面図である。
【図２】鋳型内の吐出流の状況を示す正面断面図であり、吐出口の開口方向が異なる３種類について示している。
【図３】鋳型と電磁コイルの関係を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は電磁力による回動流を示すＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】吐出流の鋳型内幅方向の広がり状況を示す図であり、（ａ）（ｂ）は電磁力有りの場合のそれぞれ平面断面図、側面断面図であり、（ｃ）（ｄ）は電磁力なしの場合のそれぞれ平面断面図、側面断面図である。
【図５】浸漬ノズルの吐出口の形状と吐出流との関係について説明する図である。
【図６】鋳造方向に２組の吐出口を有する場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 鋳型
２ 鋳型長辺
３ 鋳型短辺
４ 電磁コイル
５ 浸漬ノズル
６ 吐出口
７ 吐出口の内周壁
８ 鋳造空間
１０ 溶融金属
１１ メニスカス
１２ 長辺シェル
１３ 短辺シェル
１４ 吐出流
１５ 回動流
２１ 浸漬ノズル内周
２２ 吐出口上端
２３ 吐出口下端
Ａ 鋳型短辺とメニスカスとの交点
Ｃ 吐出口中心
Ｄ 浸漬ノズル内径
ｄ 吐出口の上下方向の内径
Ｗ 吐出口の内周壁と平行な方向
Ｘ 開口の方向
Ｙ 直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形断面の鋳造空間を有する鋳型内に浸漬ノズルを介して溶融金属を注入し、鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲む電流流路を有する電磁コイルを配してこの電磁コイルに交流電流を流し、前記交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、前記浸漬ノズルは鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口を有し、吐出口からの吐出流の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点よりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項２】
長方形断面の鋳造空間を有する鋳型内に浸漬ノズルを介して溶融金属を注入し、鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲む電流流路を有する電磁コイルを配してこの電磁コイルに交流電流を流し、前記交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、前記浸漬ノズルは鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口を有し、吐出口の開口の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点よりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記吐出口の開口方向と水平方向との間の角度の０．８倍が、吐出口中心から鋳型短辺とメニスカスとの交点へ向かう方向と水平方向との間の角度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記電磁コイルの鋳造方向長さをＬとし、前記吐出口の中心は、電磁コイルの下端から１／４・Ｌよりも上方に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項５】
上下方向に２以上の吐出口が並列していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項１】
長方形断面の鋳造空間を有する鋳型内に浸漬ノズルを介して溶融金属を注入し、鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲む電流流路を有する電磁コイルを配してこの電磁コイルに交流電流を流し、前記交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、前記浸漬ノズルは鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口を有し、吐出口からの吐出流の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点よりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項２】
長方形断面の鋳造空間を有する鋳型内に浸漬ノズルを介して溶融金属を注入し、鋳型の周囲に鋳造空間を取り囲む電流流路を有する電磁コイルを配してこの電磁コイルに交流電流を流し、前記交流電流によって鋳型内メニスカス近傍の溶融金属が鋳型壁から引き離す方向に力を受け、前記浸漬ノズルは鋳造空間の幅方向に向きかつ水平よりも上方に向いた溶融金属の吐出口を有し、吐出口の開口の方向は、鋳型短辺とメニスカスとの交点よりも上方に向かっていることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記吐出口の開口方向と水平方向との間の角度の０．８倍が、吐出口中心から鋳型短辺とメニスカスとの交点へ向かう方向と水平方向との間の角度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記電磁コイルの鋳造方向長さをＬとし、前記吐出口の中心は、電磁コイルの下端から１／４・Ｌよりも上方に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項５】
上下方向に２以上の吐出口が並列していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融金属の連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１３７０５６（Ｐ２００８−１３７０５６Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２８２７３（Ｐ２００６−３２８２７３）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構エネルギー使用合理化技術戦略的開発に係わる共同研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構エネルギー使用合理化技術戦略的開発に係わる共同研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]