連続鋳造装置および連続鋳造方法
【課題】電磁ブレーキを使用する連続鋳造装置において、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑える方法を提供する。
【解決手段】タンディッシュ３からの溶鋼を鋳型幅方向側面に形成された吐出孔１１、１１から鋳型内に吐出させる浸漬ノズル１０は、注入部１０ａと本体部１０ｂとによって構成されている。本体部１０ｂ内における吐出孔１１の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さＬがスライディングゲート５の注入口５ｄの下端内直径Ｄよりも大きい、気泡回収部Ｓが形成され、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄである。気泡回収部Ｓ内は、ガス供給部３１から供給されるＡｒガスによって、一定の正圧である。
【解決手段】タンディッシュ３からの溶鋼を鋳型幅方向側面に形成された吐出孔１１、１１から鋳型内に吐出させる浸漬ノズル１０は、注入部１０ａと本体部１０ｂとによって構成されている。本体部１０ｂ内における吐出孔１１の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さＬがスライディングゲート５の注入口５ｄの下端内直径Ｄよりも大きい、気泡回収部Ｓが形成され、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄである。気泡回収部Ｓ内は、ガス供給部３１から供給されるＡｒガスによって、一定の正圧である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ブレーキ装置によって浸漬ノズルから吐出された溶鋼に直流磁界を作用させて溶鋼を鋳造する鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造プロセスでは、鋳造された鋳片の品質向上を目的として、浸漬ノズルから鋳型内に吐出される溶鋼に対して、電磁ブレーキと呼ばれる直流磁場を印加することが行われている。この直流磁場中での溶鋼の吐出流の周囲には、当該吐出流とは逆向きの対向流が発生する（非特許文献１）。
【０００３】
通常のスラブの連続鋳造においては、通常、鋳型の幅方向側面に形成され、斜め下向きに２つの吐出孔を有する浸漬ノズルが使用されるが、各吐出孔からの吐出流の上下には、前記直流磁場によって当該吐出流とは逆向きの流れが発生する。従って、たとえば溶鋼中に吹き込まれたＡｒガスなどの不活性ガスの気泡は、そのまま吐出孔からの吐出流に含まれるが、当該気泡は吐出孔から吐出された後浮上しつつ、この逆向き流れに乗り、浸漬ノズル周辺に集中して浮上するようになる。そのため鋳片内表層には磁場強度の増加に応じて捕捉気泡数が増加することが判っている。
【０００４】
一方鋳片内部については、吐出流は制動されるために深く侵入することがなくなるために、気泡個数は磁場強度の増加に伴い減少する。アルミナやスラグ系の介在物も同様の傾向にある。この場合、電磁ブレーキの強度を上げると、気泡がノズル周りに集中し、凝固シェルに捕捉されてしまう。そのため、かかる現象に対処するため、電磁ブレーキの磁束密度を制限する方法（非特許文献２）と電磁攪拌を併用する方法（特許文献１）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７１７１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】岡澤健介ら著 「電磁制動技術を利用した連続鋳型内の溶鋼噴流挙動」 鉄と鋼 Ｖｏｌ．８４ （１９９８） Ｎｏ．７
【非特許文献２】Ｈ．Ｙａｍａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．； ＩＳＩＪ Ｉｎｔ． Ｖｏｌ．４１， Ｎｏ．１０ （２００１）， ｐｐ． １２２９−１２３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２に記載の技術は、磁束密度を制限するために鋳片内部の気泡の個数を少なくでき難いという問題があった。一方、特許文献１に記載の技術については、ノズル周りの気泡数を減少させることはできなくても、凝固シェルに捕捉されることを電磁攪拌により減少させることができる。しかしながら、単純な条件では、吐出流の逆向き流れと電磁攪拌流がノズル周辺において干渉し、流れの停滞域を形成することから、この部分における気泡の捕捉が観察された。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電磁ブレーキの作用により、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流とは逆向きの流れが発生しても、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えて、凝固シェルに捕捉される気泡数を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意、研究調査した結果、鋳型内の下部に当該鋳型の幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型の厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造用の鋳型内に、前記した浸漬ノズルの吐出孔から溶鋼を吐出させる際、まず、浸漬ノズル自体の構造自体を見直すことで、吐出孔から吐出される気泡の数を抑制できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、鋳型内の下部において鋳型幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型の厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造用の鋳型と、タンディッシュ底面の注入部に接続され、前記鋳型内の溶鋼に浸漬させて、タンディッシュからの溶鋼を浸漬部分の鋳型幅方向側面に形成された吐出孔から鋳型内に吐出させる浸漬ノズルと、を有する連続鋳造装置において、前記浸漬ノズルの本体内における前記吐出孔の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さが前記注入部の内径よりも大きい、気泡回収部が形成され、前記注入部の下端内直径をＤ、気泡回収部内の鋳型幅方向長さをＬとしたとき、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄであることを特徴としている。
【００１１】
発明者の研究によれば、注入部から浸漬ノズル内に落下した溶鋼が、ノズル下方の吐出孔から鋳型内に吐出されるまでの距離を、ある程度従来より長くすることで、吐出流の逆向き流れをノズル内に形成して、それに伴って気泡のノズル内での浮上分離を実現できることが分った。かかる点から、本発明においては、まず浸漬ノズルの本体内における吐出孔の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さが前記注入部の下端内直径よりも大きい、気泡回収部を形成している。
【００１２】
さらに発明者が調べたところ、透明なシリカガラスのノズルを使用して、２〜６ｔ／ｍｉｎの条件でノズルに溶鋼を供給して、鋳型内に吐出したところ、まず気泡回収部内の鋳型幅方向長さが注入部の下端内直径の１．５倍以上あれば、ノズル内の溶鋼の注入流がノズル内壁に接触することなく、安定してノズル内メニスカス面に落下させられることを確認した。一方、気泡回収部内の鋳型幅方向長さを大きくしすぎると、ノズルからの吐出流が鋳型短辺の凝固シェルに強く当たり、シェルの再溶解につながるおそれがある。また気泡回収部自体が大きくなって、耐火物コストの上昇、重量増に伴う取り扱いの困難さを招来することになる。この点、注入部の下端内直径の４倍以下であれば、本発明の所期の作用効果を好適に発揮させることができることが判明した。
【００１３】
そして本発明によれば、浸漬ノズルの本体内に、少なくとも鋳型幅方向における長さＬが、前記注入部の下端内直径Ｄよりも大きい、気泡回収部が形成され、鋳型幅方向における長さＬと注入部の下端内直径Ｄとの関係が、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定されているので、まず注入部からノズル内に落下する溶鋼流は、気泡回収部内壁と接することなく、そのままノズル内メニスカス面に供給される。そしてノズル内メニスカス面に落下した溶鋼は、その後吐出孔から鋳型内に吐出されるが、鋳型幅方向における長さＬと注入部の下端内直径Ｄとの関係が、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄであるから、落下した溶鋼が吐出孔から鋳型内に流出するまでの距離が前記したように長くなっているので、電磁ブレーキの作用により、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流と逆向き流れは、ノズル内に形成される。したがって溶鋼中に含まれていた気泡や、落下の際に生じた気泡は、吐出孔から鋳型内に流出する前に、ノズル内で浮上し、そのまま浮上分離して気泡回収部の空間に回収される。そのため、電磁ブレーキの作用により、吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えることが可能である。
【００１４】
また、電磁攪拌装置が併設されている場合には、電磁ブレーキの作用による浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流の逆向き流れと、電磁攪拌流とが、ノズル周辺において干渉して、流れの停滞域が形成されようとしても、当該停滞域は浸漬ノズル内に留まるので、吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えることが可能である
【００１５】
さらに本発明では、前記浸漬ノズルの本体内にＡｒガスを供給するガス供給部と、鋳型内溶鋼に前記浸漬ノズルを浸漬したときの前記気泡回収部内雰囲気の圧力が、前記ガス供給部からのＡｒガスの供給によって気泡回収部外雰囲気に対して一定値の正圧となるように前記ガス供給部を制御する制御部と、を有している。
【００１６】
発明者が調べたところでは、ノズル内の気泡回収部が外気に対して負圧となり、ノズル内メニスカスの位置が鋳型内メニスカスの位置よりも上に来ると、ノズル入口の接続部から空気がノズル内に侵入し、溶鋼の再酸化、アルミナ等の介在物が生成されてしまうことが確認された。したがって気泡回収部内は、Ａｒガスによって正圧となっていることが必要である。
【００１７】
また、気泡回収部内を、一定値の正圧となるように圧力を制御することが重要である。この様に、圧力が調整されることで、気泡の浮上量にかかわらず気泡回収部の体積を一定にすることが可能であり、これにより浸漬ノズル内では安定した気泡形成とその回収の循環サイクルができる。もし、気泡回収部内の正圧を一定に制御できなかった場合、気泡回収部の体積が変動し、これにより、生成する気泡のサイズも変動するため、安定して気泡を回収することが困難となる。従って、気泡回収部内を、一定の正圧となるようにガス供給部からのＡｒガスの供給を制御することにより、安定した気泡形成とその回収の循環サイクルができるため、ノズルの詰まりを抑制しつつ鋳型内への気泡流出と凝固シェルへの捕捉を防止することができる。
【００１８】
この場合、前記気泡回収部内雰囲気の圧力をＰ、溶鋼比重をρ、重力加速度をｇ、鋳型内メニスカス面から前記吐出孔の上縁までの長さをＨとしたとき、ｐ＜ρ・ｇ・Ｈであることが好ましい。これは、ノズル内メニスカスの位置がノズル吐出孔上縁に達してしまうと、大型気泡が発生し、これがノズルを伝って浮上し、鋳型内メニスカスを乱してパウダーを巻き込んでパウダー系の介在物を生成したり、ガス中に残留している酸素によって溶鋼の再酸化を招来し、アルミナ等の介在物が生成されてしまうからである。したがって、気泡回収部内雰囲気の圧力は、鋳型内メニスカスの位置からノズル吐出孔上縁までの距離に溶鋼比重を乗じて定まる圧力より、小さいことが好ましい。
【００１９】
このような連続鋳造装置を用いて、鋼を連続鋳造する場合、前記浸漬ノズル内の溶鋼に対して、前記電磁ブレーキ装置によって、０．１テスラ以上の直流磁界を作用させることがよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、浸漬ノズルの吐出孔から吐出されようとする溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の鋳型近傍の構成を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の浸漬ノズルの構成を示す縦断面図である。
【図４】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の浸漬ノズルの他の例の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明すると、図１は、本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置１の鋳型近傍の構成を示す平面図であり、図２は、連続鋳造装置１の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。
【００２３】
連続鋳造装置１は、図１に示すように例えば水平断面が長方形の鋳型２を有している。鋳型２内の上部には、図２に示すように浸漬ノズル１０が配置される。この浸漬ノズル１０は、タンディッシュ３の底部に形成された流出口４から流出される溶鋼を、鋳型２内に吐出するものであり、浸漬ノズル１０の上部は、流出口４の下面側に設けられた、注入部となる流量調節用のスライディングゲート５の下面側に接続されている。
【００２４】
スライディングゲート５は、固定上部５ａ、スライド部５ｂ、固定下部５ｃを有しており、各々流出口４と同一径を有する注入口５ｄが形成されている。そしてスライド部５ｂが水平方向にスライドすることで、浸漬ノズル１０内に流入する溶鋼の流量を調節することが可能である。
【００２５】
浸漬ノズル１０の上部を構成する注入部１０ａは、スライディングゲート５の固定下部５ｃに接続されている。この注入部１０ａの下端内直径Ｄは、流出口４、注入口５ｄと同一長さの直径を有している。
【００２６】
浸漬ノズル１０は、前記した注入部１０ａと、気泡回収部Ｓを形成する本体部１０ｂとからなっている。本体部１０ｂは、内側における鋳型２の幅方向長さＬが、注入部１０ａの下端内直径Ｄよりも大きくなるような形状、大きさを有しており、内部に気泡回収部Ｓが形成されている。本実施の形態では、図１に示したように、平面視において、本体部１０ｂは鋳型２の幅方向に長い長方形の形状を有しているが、もちろん長方形に限られない。要は、本体部１０ｂ内側における鋳型２の幅方向長さＬが、注入部１０ａの下端内直径Ｄよりも大きいものであればよい。
【００２７】
浸漬ノズル１０は本体部１０ｂの部分で鋳型２内の溶鋼６に浸漬している。そして浸漬ノズル１０の本体部１０ｂ側面における鋳型２の短辺２ａ、２ａに面した部分には、鋳型２内へ斜め下向きに溶鋼６を吐出する吐出孔１１が各々形成されている。吐出孔１１から吐出される、吐出孔に向かう流れ１２には、浸漬ノズル１０内を洗浄するとともに、気泡回収部Ｓ内雰囲気を正圧に維持するため、後述のガス供給部によって浸漬ノズル１０内に吹き込まれるＡｒガスの気泡や、アルミナやスラグ系の介在物が含まれる。
【００２８】
鋳型２の長辺２ｂ内のメニスカス７近傍には、図１及び図２に示すように例えば電磁攪拌コイルなどの一対の電磁攪拌装置８、８が設けられていても良い。この電磁攪拌装置８、８の電磁攪拌により、図１に示すように鋳型２内のメニスカス７近傍の溶鋼６を水平面内で旋回させて、旋回流９を形成することができる。
【００２９】
また鋳型２の長辺２ｂの外側には、図１、図２に示すように、浸漬ノズル１０の吐出孔１１の高さ位置にて、各々電磁ブレーキ装置２１が、鋳型２をはさんで対向するように設けられている。電磁ブレーキ装置２１により、吐出孔１１、１１から吐出した直後の溶鋼６の吐出流１２に対して、例えば０．１テスラ以上の磁束密度で、鋳型２の幅方向（長辺２ｂ方向）にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型２の厚み方向に付与することができる。
【００３０】
連続鋳造装置１は、図３に示したように、浸漬ノズル１０内にＡｒガスを供給するガス供給部３１を有しており、例えばスライディングゲート５の固定上部５ａに設けられた供給口３２を介して、浸漬ノズル１０内にＡｒガスを供給することができる。浸漬ノズル１０内にＡｒガスを供給する際の供給方法については、スライディングゲート５の固定下部５ｃに供給口を設けたり、あるいは、浸漬ノズルの注入部１０ａの側壁部分から、例えば耐火材等を介して供給するようにしてもよい。
【００３１】
そしてガス供給部３１からのＡｒガスの供給により、浸漬ノズル１０を鋳型内の溶鋼６に浸漬した際には、気泡回収部Ｓ内の圧力は、正圧であり、かつ、一定の圧力となるようにＡｒガスの流量は制御される。かかる流量制御は、例えばガス供給部３１を制御する制御装置３３によって行なわれ、たとえば気泡回収部Ｓ内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）の検出値に基づいて制御する。ここで、気泡回収部Ｓ内の圧力を一定に制御するのは、上記の通り、気泡回収部Ｓの体積を一定にすることを目的としているので、その設定値は特に規定されるものではない。
【００３２】
次に実施の形態にかかる浸漬ノズル１０のサイズ、並びに浸漬ノズル１０を鋳型２内の溶鋼６に浸漬したときの各部位の距離等について、図３に基づいて説明する。まず注入部１０ａの下端内直径Ｄは、通常の連続鋳造設備と同様、５〜１０ｃｍ程度である。浸漬ノズル１０の本体部１０ｂ内における鋳型幅方向の長さＬ（すなわち気泡回収部Ｓの鋳型幅方向の長さ）は、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定されている。
【００３３】
気泡回収部Ｓの高さ方向の長さＨ１については、たとえば次のようにして定められる。浸漬ノズル１０を鋳型２内の溶鋼６に浸漬する際は、通常、鋳型２内の溶鋼６のメニスカス位置７から、吐出孔１１の上縁までの長さＨ０が１０〜４０ｃｍ程度となるように浸漬される。このとき、気泡回収部Ｓ内は、前記したように、Ａｒガスの供給によって、一定の正圧に制御され、浸漬ノズル１０内の溶鋼６のメニスカス位置３４の高さは、鋳型２内の溶鋼６のメニスカス位置７よりも低くなる。かかる場合、気泡回収部Ｓの高さ方向の長さＨ１は、１０ｃｍ以上確保できる程度でよい。実際に発明者らが透明なシリカガラスのノズルを使用して、２〜６ｔ／ｍｉｎの条件でノズル内に溶鋼を供給して、鋳型内に吐出したところ、このことが確かめられた。
【００３４】
また気泡回収部Ｓ内を一定の正圧に制御するための設定圧力は、既述したように、大型気泡発生の防止等に鑑み、次のような値がよい。すなわち、気泡回収部内の圧力をＰ、溶鋼比重をρ、重力加速度をｇ、鋳型内メニスカス位置７から吐出孔１１の上縁までの長さをＨ０としたとき、ｐ＜ρ・ｇ・Ｈ０であることが好ましい。したがって、例えば、Ｈ０が０．３ｍの場合で、溶鋼密度が７０００ｋｇ／ｍ３、重力加速度が９．８ｍ／ｓ２の場合、ｐ＜２１０００Ｐａとなるような圧力に設定することが例示できる。
【００３５】
本実施の形態にかかる連続鋳造設備１は、以上の構成を有しており、タンディッシュ内の溶鋼を、鋳型２内に吐出する際に、浸漬ノズル１０の吐出孔１１付近に形成される吐出孔に向かう流れ１２とは逆向きの対向流１３が形成されようとするが、浸漬ノズル１０の本体部１０ｂ内における鋳型幅方向の長さＬ（すなわち気泡回収部Ｓの鋳型幅方向の長さ）は、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定され、それに伴って、溶鋼がノズル内に落下してから、吐出孔１１まで達するまでの距離が、充分確保されている。したがって当該対向流１３を、ノズル内に形成することができる。その結果、浸漬ノズル１０の吐出孔１１から吐出される溶鋼流中の気泡は、ノズルの気泡回収部Ｓに浮上して、気泡回収部Ｓに回収することができる。したがって、鋳型２内への気泡の流出を抑えて、凝固シェルに捕捉される気泡数を抑制することが可能である。
【００３６】
しかも気泡回収部Ｓ内は、一定の正圧となるように圧力調整されているから、気泡の浮上量にかかわらず気泡回収部Ｓの体積を一定にすることが可能であり、これにより浸漬ノズル１０内では安定した気泡形成とその回収の循環サイクルができる。これにより、ノズルの詰まりを抑制しつつ鋳型２内への気泡流出と凝固シェルへの捕捉を防止することができる。
【００３７】
なお前記した実施の形態で使用された浸漬ノズル１０に代えて、図４に示した構成の浸漬ノズル１０´を用いてもよい。この浸漬ノズル１０´は、注入部１０下端を、本体部１０ｂ内にそのまま垂下延伸させた構成となる内側ノズル１０ｃを、本体部１０ｂ内に有する構成を有している。そしてこの内側ノズル１０ｃの下端内直径Ｄは、本体部１０ｂ内における鋳型幅方向の長さＬ（すなわち気泡回収部Ｓの鋳型幅方向の長さ）に対して、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定されているものである。
【００３８】
かかる構成の浸漬ノズル１０´を使用すれば、内側ノズル１０ｃからノズル内メニスカス面に溶鋼が落下する際、気泡回収部Ｓ内のガスの巻き込みが、前記した浸漬ノズル１０よりも少なく、したがって落下の際の気泡の発生自体を抑えることができる。そのため気泡の吐出孔１１からの流出をさらに抑制することが可能である。
【実施例１】
【００３９】
幅が１２００ｍｍ、高さが９００ｍｍ、厚みが２５０ｍｍのサイズを有する鋳型２のメニスカス部に、高さが１５０ｍｍの電磁攪拌装置８を、その上端がメニスカス位置７になるようにセットし、メニスカス位置７から４５０ｍｍ深さで最大磁束密度を有する電磁ブレーキ装置２１を使用した。またメニスカス位置７から３５０ｍｍ深さとなる本体部１０ｂの外部形状が４００ｍｍ幅、１６０ｍｍ厚、内部形状が３２０ｍｍ幅、９０ｍｍ厚、上部の注入部１０ａの下端内直径９０ｍｍの円形断面、吐出孔１１は両端部に水平方向で、９０ｍｍ厚で４５ｍｍ高さの２口部を有する浸漬ノズル１０（以下、「本発明の浸漬ノズル」と記載する場合がある）を用いて鋳造を行った。その際に、浸漬ノズルの本体内にＡｒガスを供給して、ノズル内圧力を正圧で３４３０Ｐａに制御した。また、本発明の浸漬ノズルを用いてノズル内圧力制御を行わない場合についても、同様に鋳造を行った。
【００４０】
連続鋳造機は曲げ半径７．５ｍ、２．５ｍの垂直部を有する。低炭アルミキルド鋼を鋳造速度２．０ｍ／分で鋳造した。
一方、従来ノズルとして、同条件の鋳造でノズルのみ外径１６０ｍｍ、内径９０ｍｍ、吐出孔が下向き３５度で直径８０ｍｍの円形断面の２口吐出孔を有するノズルを用いた鋳造を行ない、鋳片の介在物・気泡欠陥数の比較を行った。本発明の浸漬ノズルを用いた鋳造については、電磁ブレーキ２１の磁束密度はノズル内の磁束密度が０．１テスラ以上となるようにし、従来ノズルを用いた鋳造では吐出孔中心位置における磁束密度が０．１テスラとなるように設定した。
【００４１】
鋳片の気泡・介在物欠陥は、各鋳造条件で鋳造した鋳片の１／４幅部と幅中央の幅方向２００ｍｍ、鋳造方向５００ｍｍ、全厚みで切り出したサンプルを、フライス盤を用いて表層１０ｍｍの深さまで１ｍｍピッチで段削りし、削った面を観察して、その数をカウントした１００μｍ以上の径（直径）の気泡及び介在物個数の指数を比較した。なお従来ノズルを用いて鋳造した圧力制御なしの鋳片の値を基準値として使用している。これらの結果を、品質指数比較として、表１に示した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
この表１の結果からわかるように、従来ノズルでは、圧力制御を行っても、鋳片表面から１〜５ｍｍ深さに存する気泡、および鋳片表面から６〜１０ｍｍ深さに存する気泡について、気泡個数指数がわずかに低下しただけであった。
また、本発明の浸漬ノズルを用いると、圧力制御を行わない場合は、鋳片表面から１〜５ｍｍ深さに存する気泡、および鋳片表面から６〜１０ｍｍ深さに存する気泡について、気泡個数指数はより低下するものの、充分とは言えない。
これに対し、本発明の浸漬ノズルを用いて、圧力制御を行った場合は、鋳片表面から１〜５ｍｍ深さに存する気泡、および鋳片表面から６〜１０ｍｍ深さに存する気泡のいずれの場合とも、気泡個数指数を顕著に低減することができた。したがって、気泡の鋳型内への流出を、顕著に抑制できていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、鋼の連続鋳造に有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 連続鋳造装置
２ 鋳型
２ａ 短辺
２ｂ 長辺
３ タンディッシュ
４ 流出口
５ スライディングゲート
５ａ 固定上部
５ｂ スライド部
５ｃ 固定下部
５ｄ 注入口
６ 溶鋼
７ メニスカス位置
８ 電磁攪拌装置
９ 旋回流
１０、１０´ 浸漬ノズル
１０ａ 注入部
１０ｂ 本体部
１０ｃ 内側ノズル
１１ 吐出孔
１２ 吐出孔に向かう流れ
１３ 対向流
２１ 電磁ブレーキ装置
３１ ガス供給部
３２ 供給口
３３ 制御装置
３４ メニスカス位置
Ｓ 気泡回収部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ブレーキ装置によって浸漬ノズルから吐出された溶鋼に直流磁界を作用させて溶鋼を鋳造する鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造プロセスでは、鋳造された鋳片の品質向上を目的として、浸漬ノズルから鋳型内に吐出される溶鋼に対して、電磁ブレーキと呼ばれる直流磁場を印加することが行われている。この直流磁場中での溶鋼の吐出流の周囲には、当該吐出流とは逆向きの対向流が発生する（非特許文献１）。
【０００３】
通常のスラブの連続鋳造においては、通常、鋳型の幅方向側面に形成され、斜め下向きに２つの吐出孔を有する浸漬ノズルが使用されるが、各吐出孔からの吐出流の上下には、前記直流磁場によって当該吐出流とは逆向きの流れが発生する。従って、たとえば溶鋼中に吹き込まれたＡｒガスなどの不活性ガスの気泡は、そのまま吐出孔からの吐出流に含まれるが、当該気泡は吐出孔から吐出された後浮上しつつ、この逆向き流れに乗り、浸漬ノズル周辺に集中して浮上するようになる。そのため鋳片内表層には磁場強度の増加に応じて捕捉気泡数が増加することが判っている。
【０００４】
一方鋳片内部については、吐出流は制動されるために深く侵入することがなくなるために、気泡個数は磁場強度の増加に伴い減少する。アルミナやスラグ系の介在物も同様の傾向にある。この場合、電磁ブレーキの強度を上げると、気泡がノズル周りに集中し、凝固シェルに捕捉されてしまう。そのため、かかる現象に対処するため、電磁ブレーキの磁束密度を制限する方法（非特許文献２）と電磁攪拌を併用する方法（特許文献１）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７１７１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】岡澤健介ら著 「電磁制動技術を利用した連続鋳型内の溶鋼噴流挙動」 鉄と鋼 Ｖｏｌ．８４ （１９９８） Ｎｏ．７
【非特許文献２】Ｈ．Ｙａｍａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．； ＩＳＩＪ Ｉｎｔ． Ｖｏｌ．４１， Ｎｏ．１０ （２００１）， ｐｐ． １２２９−１２３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２に記載の技術は、磁束密度を制限するために鋳片内部の気泡の個数を少なくでき難いという問題があった。一方、特許文献１に記載の技術については、ノズル周りの気泡数を減少させることはできなくても、凝固シェルに捕捉されることを電磁攪拌により減少させることができる。しかしながら、単純な条件では、吐出流の逆向き流れと電磁攪拌流がノズル周辺において干渉し、流れの停滞域を形成することから、この部分における気泡の捕捉が観察された。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電磁ブレーキの作用により、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流とは逆向きの流れが発生しても、浸漬ノズルの吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えて、凝固シェルに捕捉される気泡数を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意、研究調査した結果、鋳型内の下部に当該鋳型の幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型の厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造用の鋳型内に、前記した浸漬ノズルの吐出孔から溶鋼を吐出させる際、まず、浸漬ノズル自体の構造自体を見直すことで、吐出孔から吐出される気泡の数を抑制できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、鋳型内の下部において鋳型幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型の厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造用の鋳型と、タンディッシュ底面の注入部に接続され、前記鋳型内の溶鋼に浸漬させて、タンディッシュからの溶鋼を浸漬部分の鋳型幅方向側面に形成された吐出孔から鋳型内に吐出させる浸漬ノズルと、を有する連続鋳造装置において、前記浸漬ノズルの本体内における前記吐出孔の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さが前記注入部の内径よりも大きい、気泡回収部が形成され、前記注入部の下端内直径をＤ、気泡回収部内の鋳型幅方向長さをＬとしたとき、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄであることを特徴としている。
【００１１】
発明者の研究によれば、注入部から浸漬ノズル内に落下した溶鋼が、ノズル下方の吐出孔から鋳型内に吐出されるまでの距離を、ある程度従来より長くすることで、吐出流の逆向き流れをノズル内に形成して、それに伴って気泡のノズル内での浮上分離を実現できることが分った。かかる点から、本発明においては、まず浸漬ノズルの本体内における吐出孔の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さが前記注入部の下端内直径よりも大きい、気泡回収部を形成している。
【００１２】
さらに発明者が調べたところ、透明なシリカガラスのノズルを使用して、２〜６ｔ／ｍｉｎの条件でノズルに溶鋼を供給して、鋳型内に吐出したところ、まず気泡回収部内の鋳型幅方向長さが注入部の下端内直径の１．５倍以上あれば、ノズル内の溶鋼の注入流がノズル内壁に接触することなく、安定してノズル内メニスカス面に落下させられることを確認した。一方、気泡回収部内の鋳型幅方向長さを大きくしすぎると、ノズルからの吐出流が鋳型短辺の凝固シェルに強く当たり、シェルの再溶解につながるおそれがある。また気泡回収部自体が大きくなって、耐火物コストの上昇、重量増に伴う取り扱いの困難さを招来することになる。この点、注入部の下端内直径の４倍以下であれば、本発明の所期の作用効果を好適に発揮させることができることが判明した。
【００１３】
そして本発明によれば、浸漬ノズルの本体内に、少なくとも鋳型幅方向における長さＬが、前記注入部の下端内直径Ｄよりも大きい、気泡回収部が形成され、鋳型幅方向における長さＬと注入部の下端内直径Ｄとの関係が、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定されているので、まず注入部からノズル内に落下する溶鋼流は、気泡回収部内壁と接することなく、そのままノズル内メニスカス面に供給される。そしてノズル内メニスカス面に落下した溶鋼は、その後吐出孔から鋳型内に吐出されるが、鋳型幅方向における長さＬと注入部の下端内直径Ｄとの関係が、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄであるから、落下した溶鋼が吐出孔から鋳型内に流出するまでの距離が前記したように長くなっているので、電磁ブレーキの作用により、浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流と逆向き流れは、ノズル内に形成される。したがって溶鋼中に含まれていた気泡や、落下の際に生じた気泡は、吐出孔から鋳型内に流出する前に、ノズル内で浮上し、そのまま浮上分離して気泡回収部の空間に回収される。そのため、電磁ブレーキの作用により、吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えることが可能である。
【００１４】
また、電磁攪拌装置が併設されている場合には、電磁ブレーキの作用による浸漬ノズルの吐出孔からの吐出流の逆向き流れと、電磁攪拌流とが、ノズル周辺において干渉して、流れの停滞域が形成されようとしても、当該停滞域は浸漬ノズル内に留まるので、吐出孔から吐出される溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えることが可能である
【００１５】
さらに本発明では、前記浸漬ノズルの本体内にＡｒガスを供給するガス供給部と、鋳型内溶鋼に前記浸漬ノズルを浸漬したときの前記気泡回収部内雰囲気の圧力が、前記ガス供給部からのＡｒガスの供給によって気泡回収部外雰囲気に対して一定値の正圧となるように前記ガス供給部を制御する制御部と、を有している。
【００１６】
発明者が調べたところでは、ノズル内の気泡回収部が外気に対して負圧となり、ノズル内メニスカスの位置が鋳型内メニスカスの位置よりも上に来ると、ノズル入口の接続部から空気がノズル内に侵入し、溶鋼の再酸化、アルミナ等の介在物が生成されてしまうことが確認された。したがって気泡回収部内は、Ａｒガスによって正圧となっていることが必要である。
【００１７】
また、気泡回収部内を、一定値の正圧となるように圧力を制御することが重要である。この様に、圧力が調整されることで、気泡の浮上量にかかわらず気泡回収部の体積を一定にすることが可能であり、これにより浸漬ノズル内では安定した気泡形成とその回収の循環サイクルができる。もし、気泡回収部内の正圧を一定に制御できなかった場合、気泡回収部の体積が変動し、これにより、生成する気泡のサイズも変動するため、安定して気泡を回収することが困難となる。従って、気泡回収部内を、一定の正圧となるようにガス供給部からのＡｒガスの供給を制御することにより、安定した気泡形成とその回収の循環サイクルができるため、ノズルの詰まりを抑制しつつ鋳型内への気泡流出と凝固シェルへの捕捉を防止することができる。
【００１８】
この場合、前記気泡回収部内雰囲気の圧力をＰ、溶鋼比重をρ、重力加速度をｇ、鋳型内メニスカス面から前記吐出孔の上縁までの長さをＨとしたとき、ｐ＜ρ・ｇ・Ｈであることが好ましい。これは、ノズル内メニスカスの位置がノズル吐出孔上縁に達してしまうと、大型気泡が発生し、これがノズルを伝って浮上し、鋳型内メニスカスを乱してパウダーを巻き込んでパウダー系の介在物を生成したり、ガス中に残留している酸素によって溶鋼の再酸化を招来し、アルミナ等の介在物が生成されてしまうからである。したがって、気泡回収部内雰囲気の圧力は、鋳型内メニスカスの位置からノズル吐出孔上縁までの距離に溶鋼比重を乗じて定まる圧力より、小さいことが好ましい。
【００１９】
このような連続鋳造装置を用いて、鋼を連続鋳造する場合、前記浸漬ノズル内の溶鋼に対して、前記電磁ブレーキ装置によって、０．１テスラ以上の直流磁界を作用させることがよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、浸漬ノズルの吐出孔から吐出されようとする溶鋼流中の気泡の鋳型内への流出自体を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の鋳型近傍の構成を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の浸漬ノズルの構成を示す縦断面図である。
【図４】本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置の浸漬ノズルの他の例の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明すると、図１は、本実施の形態にかかる鋼の連続鋳造装置１の鋳型近傍の構成を示す平面図であり、図２は、連続鋳造装置１の鋳型近傍の構成を示す縦断面図である。
【００２３】
連続鋳造装置１は、図１に示すように例えば水平断面が長方形の鋳型２を有している。鋳型２内の上部には、図２に示すように浸漬ノズル１０が配置される。この浸漬ノズル１０は、タンディッシュ３の底部に形成された流出口４から流出される溶鋼を、鋳型２内に吐出するものであり、浸漬ノズル１０の上部は、流出口４の下面側に設けられた、注入部となる流量調節用のスライディングゲート５の下面側に接続されている。
【００２４】
スライディングゲート５は、固定上部５ａ、スライド部５ｂ、固定下部５ｃを有しており、各々流出口４と同一径を有する注入口５ｄが形成されている。そしてスライド部５ｂが水平方向にスライドすることで、浸漬ノズル１０内に流入する溶鋼の流量を調節することが可能である。
【００２５】
浸漬ノズル１０の上部を構成する注入部１０ａは、スライディングゲート５の固定下部５ｃに接続されている。この注入部１０ａの下端内直径Ｄは、流出口４、注入口５ｄと同一長さの直径を有している。
【００２６】
浸漬ノズル１０は、前記した注入部１０ａと、気泡回収部Ｓを形成する本体部１０ｂとからなっている。本体部１０ｂは、内側における鋳型２の幅方向長さＬが、注入部１０ａの下端内直径Ｄよりも大きくなるような形状、大きさを有しており、内部に気泡回収部Ｓが形成されている。本実施の形態では、図１に示したように、平面視において、本体部１０ｂは鋳型２の幅方向に長い長方形の形状を有しているが、もちろん長方形に限られない。要は、本体部１０ｂ内側における鋳型２の幅方向長さＬが、注入部１０ａの下端内直径Ｄよりも大きいものであればよい。
【００２７】
浸漬ノズル１０は本体部１０ｂの部分で鋳型２内の溶鋼６に浸漬している。そして浸漬ノズル１０の本体部１０ｂ側面における鋳型２の短辺２ａ、２ａに面した部分には、鋳型２内へ斜め下向きに溶鋼６を吐出する吐出孔１１が各々形成されている。吐出孔１１から吐出される、吐出孔に向かう流れ１２には、浸漬ノズル１０内を洗浄するとともに、気泡回収部Ｓ内雰囲気を正圧に維持するため、後述のガス供給部によって浸漬ノズル１０内に吹き込まれるＡｒガスの気泡や、アルミナやスラグ系の介在物が含まれる。
【００２８】
鋳型２の長辺２ｂ内のメニスカス７近傍には、図１及び図２に示すように例えば電磁攪拌コイルなどの一対の電磁攪拌装置８、８が設けられていても良い。この電磁攪拌装置８、８の電磁攪拌により、図１に示すように鋳型２内のメニスカス７近傍の溶鋼６を水平面内で旋回させて、旋回流９を形成することができる。
【００２９】
また鋳型２の長辺２ｂの外側には、図１、図２に示すように、浸漬ノズル１０の吐出孔１１の高さ位置にて、各々電磁ブレーキ装置２１が、鋳型２をはさんで対向するように設けられている。電磁ブレーキ装置２１により、吐出孔１１、１１から吐出した直後の溶鋼６の吐出流１２に対して、例えば０．１テスラ以上の磁束密度で、鋳型２の幅方向（長辺２ｂ方向）にほぼ一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型２の厚み方向に付与することができる。
【００３０】
連続鋳造装置１は、図３に示したように、浸漬ノズル１０内にＡｒガスを供給するガス供給部３１を有しており、例えばスライディングゲート５の固定上部５ａに設けられた供給口３２を介して、浸漬ノズル１０内にＡｒガスを供給することができる。浸漬ノズル１０内にＡｒガスを供給する際の供給方法については、スライディングゲート５の固定下部５ｃに供給口を設けたり、あるいは、浸漬ノズルの注入部１０ａの側壁部分から、例えば耐火材等を介して供給するようにしてもよい。
【００３１】
そしてガス供給部３１からのＡｒガスの供給により、浸漬ノズル１０を鋳型内の溶鋼６に浸漬した際には、気泡回収部Ｓ内の圧力は、正圧であり、かつ、一定の圧力となるようにＡｒガスの流量は制御される。かかる流量制御は、例えばガス供給部３１を制御する制御装置３３によって行なわれ、たとえば気泡回収部Ｓ内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）の検出値に基づいて制御する。ここで、気泡回収部Ｓ内の圧力を一定に制御するのは、上記の通り、気泡回収部Ｓの体積を一定にすることを目的としているので、その設定値は特に規定されるものではない。
【００３２】
次に実施の形態にかかる浸漬ノズル１０のサイズ、並びに浸漬ノズル１０を鋳型２内の溶鋼６に浸漬したときの各部位の距離等について、図３に基づいて説明する。まず注入部１０ａの下端内直径Ｄは、通常の連続鋳造設備と同様、５〜１０ｃｍ程度である。浸漬ノズル１０の本体部１０ｂ内における鋳型幅方向の長さＬ（すなわち気泡回収部Ｓの鋳型幅方向の長さ）は、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定されている。
【００３３】
気泡回収部Ｓの高さ方向の長さＨ１については、たとえば次のようにして定められる。浸漬ノズル１０を鋳型２内の溶鋼６に浸漬する際は、通常、鋳型２内の溶鋼６のメニスカス位置７から、吐出孔１１の上縁までの長さＨ０が１０〜４０ｃｍ程度となるように浸漬される。このとき、気泡回収部Ｓ内は、前記したように、Ａｒガスの供給によって、一定の正圧に制御され、浸漬ノズル１０内の溶鋼６のメニスカス位置３４の高さは、鋳型２内の溶鋼６のメニスカス位置７よりも低くなる。かかる場合、気泡回収部Ｓの高さ方向の長さＨ１は、１０ｃｍ以上確保できる程度でよい。実際に発明者らが透明なシリカガラスのノズルを使用して、２〜６ｔ／ｍｉｎの条件でノズル内に溶鋼を供給して、鋳型内に吐出したところ、このことが確かめられた。
【００３４】
また気泡回収部Ｓ内を一定の正圧に制御するための設定圧力は、既述したように、大型気泡発生の防止等に鑑み、次のような値がよい。すなわち、気泡回収部内の圧力をＰ、溶鋼比重をρ、重力加速度をｇ、鋳型内メニスカス位置７から吐出孔１１の上縁までの長さをＨ０としたとき、ｐ＜ρ・ｇ・Ｈ０であることが好ましい。したがって、例えば、Ｈ０が０．３ｍの場合で、溶鋼密度が７０００ｋｇ／ｍ３、重力加速度が９．８ｍ／ｓ２の場合、ｐ＜２１０００Ｐａとなるような圧力に設定することが例示できる。
【００３５】
本実施の形態にかかる連続鋳造設備１は、以上の構成を有しており、タンディッシュ内の溶鋼を、鋳型２内に吐出する際に、浸漬ノズル１０の吐出孔１１付近に形成される吐出孔に向かう流れ１２とは逆向きの対向流１３が形成されようとするが、浸漬ノズル１０の本体部１０ｂ内における鋳型幅方向の長さＬ（すなわち気泡回収部Ｓの鋳型幅方向の長さ）は、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定され、それに伴って、溶鋼がノズル内に落下してから、吐出孔１１まで達するまでの距離が、充分確保されている。したがって当該対向流１３を、ノズル内に形成することができる。その結果、浸漬ノズル１０の吐出孔１１から吐出される溶鋼流中の気泡は、ノズルの気泡回収部Ｓに浮上して、気泡回収部Ｓに回収することができる。したがって、鋳型２内への気泡の流出を抑えて、凝固シェルに捕捉される気泡数を抑制することが可能である。
【００３６】
しかも気泡回収部Ｓ内は、一定の正圧となるように圧力調整されているから、気泡の浮上量にかかわらず気泡回収部Ｓの体積を一定にすることが可能であり、これにより浸漬ノズル１０内では安定した気泡形成とその回収の循環サイクルができる。これにより、ノズルの詰まりを抑制しつつ鋳型２内への気泡流出と凝固シェルへの捕捉を防止することができる。
【００３７】
なお前記した実施の形態で使用された浸漬ノズル１０に代えて、図４に示した構成の浸漬ノズル１０´を用いてもよい。この浸漬ノズル１０´は、注入部１０下端を、本体部１０ｂ内にそのまま垂下延伸させた構成となる内側ノズル１０ｃを、本体部１０ｂ内に有する構成を有している。そしてこの内側ノズル１０ｃの下端内直径Ｄは、本体部１０ｂ内における鋳型幅方向の長さＬ（すなわち気泡回収部Ｓの鋳型幅方向の長さ）に対して、１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄとなるように設定されているものである。
【００３８】
かかる構成の浸漬ノズル１０´を使用すれば、内側ノズル１０ｃからノズル内メニスカス面に溶鋼が落下する際、気泡回収部Ｓ内のガスの巻き込みが、前記した浸漬ノズル１０よりも少なく、したがって落下の際の気泡の発生自体を抑えることができる。そのため気泡の吐出孔１１からの流出をさらに抑制することが可能である。
【実施例１】
【００３９】
幅が１２００ｍｍ、高さが９００ｍｍ、厚みが２５０ｍｍのサイズを有する鋳型２のメニスカス部に、高さが１５０ｍｍの電磁攪拌装置８を、その上端がメニスカス位置７になるようにセットし、メニスカス位置７から４５０ｍｍ深さで最大磁束密度を有する電磁ブレーキ装置２１を使用した。またメニスカス位置７から３５０ｍｍ深さとなる本体部１０ｂの外部形状が４００ｍｍ幅、１６０ｍｍ厚、内部形状が３２０ｍｍ幅、９０ｍｍ厚、上部の注入部１０ａの下端内直径９０ｍｍの円形断面、吐出孔１１は両端部に水平方向で、９０ｍｍ厚で４５ｍｍ高さの２口部を有する浸漬ノズル１０（以下、「本発明の浸漬ノズル」と記載する場合がある）を用いて鋳造を行った。その際に、浸漬ノズルの本体内にＡｒガスを供給して、ノズル内圧力を正圧で３４３０Ｐａに制御した。また、本発明の浸漬ノズルを用いてノズル内圧力制御を行わない場合についても、同様に鋳造を行った。
【００４０】
連続鋳造機は曲げ半径７．５ｍ、２．５ｍの垂直部を有する。低炭アルミキルド鋼を鋳造速度２．０ｍ／分で鋳造した。
一方、従来ノズルとして、同条件の鋳造でノズルのみ外径１６０ｍｍ、内径９０ｍｍ、吐出孔が下向き３５度で直径８０ｍｍの円形断面の２口吐出孔を有するノズルを用いた鋳造を行ない、鋳片の介在物・気泡欠陥数の比較を行った。本発明の浸漬ノズルを用いた鋳造については、電磁ブレーキ２１の磁束密度はノズル内の磁束密度が０．１テスラ以上となるようにし、従来ノズルを用いた鋳造では吐出孔中心位置における磁束密度が０．１テスラとなるように設定した。
【００４１】
鋳片の気泡・介在物欠陥は、各鋳造条件で鋳造した鋳片の１／４幅部と幅中央の幅方向２００ｍｍ、鋳造方向５００ｍｍ、全厚みで切り出したサンプルを、フライス盤を用いて表層１０ｍｍの深さまで１ｍｍピッチで段削りし、削った面を観察して、その数をカウントした１００μｍ以上の径（直径）の気泡及び介在物個数の指数を比較した。なお従来ノズルを用いて鋳造した圧力制御なしの鋳片の値を基準値として使用している。これらの結果を、品質指数比較として、表１に示した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
この表１の結果からわかるように、従来ノズルでは、圧力制御を行っても、鋳片表面から１〜５ｍｍ深さに存する気泡、および鋳片表面から６〜１０ｍｍ深さに存する気泡について、気泡個数指数がわずかに低下しただけであった。
また、本発明の浸漬ノズルを用いると、圧力制御を行わない場合は、鋳片表面から１〜５ｍｍ深さに存する気泡、および鋳片表面から６〜１０ｍｍ深さに存する気泡について、気泡個数指数はより低下するものの、充分とは言えない。
これに対し、本発明の浸漬ノズルを用いて、圧力制御を行った場合は、鋳片表面から１〜５ｍｍ深さに存する気泡、および鋳片表面から６〜１０ｍｍ深さに存する気泡のいずれの場合とも、気泡個数指数を顕著に低減することができた。したがって、気泡の鋳型内への流出を、顕著に抑制できていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、鋼の連続鋳造に有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 連続鋳造装置
２ 鋳型
２ａ 短辺
２ｂ 長辺
３ タンディッシュ
４ 流出口
５ スライディングゲート
５ａ 固定上部
５ｂ スライド部
５ｃ 固定下部
５ｄ 注入口
６ 溶鋼
７ メニスカス位置
８ 電磁攪拌装置
９ 旋回流
１０、１０´ 浸漬ノズル
１０ａ 注入部
１０ｂ 本体部
１０ｃ 内側ノズル
１１ 吐出孔
１２ 吐出孔に向かう流れ
１３ 対向流
２１ 電磁ブレーキ装置
３１ ガス供給部
３２ 供給口
３３ 制御装置
３４ メニスカス位置
Ｓ 気泡回収部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内の下部において鋳型幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型の厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造用の鋳型と、
タンディッシュ底面の注入部に接続され、前記鋳型内の溶鋼に浸漬させて、タンディッシュからの溶鋼を浸漬部分の鋳型幅方向側面に形成された吐出孔から鋳型内に吐出させる浸漬ノズルと、
を有する連続鋳造装置において、
前記浸漬ノズルの本体内における前記吐出孔の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さが前記注入部の内径よりも大きい、気泡回収部が形成され、前記注入部の下端内直径をＤ、気泡回収部内の鋳型幅方向長さをＬとしたとき、
１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄであり、
さらに前記浸漬ノズルの本体内にＡｒガスを供給するガス供給部と、
鋳型内溶鋼に前記浸漬ノズルを浸漬したときの前記気泡回収部内雰囲気の圧力が、前記ガス供給部からのＡｒガスの供給によって気泡回収部外雰囲気に対して一定の正圧となるように前記ガス供給部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする、連続鋳造装置。
【請求項２】
前記気泡回収部内雰囲気の圧力をＰ、溶鋼比重をρ、重力加速度をｇ、鋳型内メニスカス面から前記吐出孔の上縁までの長さをＨとしたとき、
ｐ＜ρ・ｇ・Ｈであることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の連続鋳造装置を用いて、鋼を連続鋳造する方法において、
前記浸漬ノズル内の溶鋼に対して、前記電磁ブレーキ装置によって、０．１テスラ以上の直流磁界を作用させることを特徴とする、連続鋳造方法。
【請求項１】
鋳型内の下部において鋳型幅方向に一様な磁束密度分布を有する直流磁界を鋳型の厚み方向に付与する電磁ブレーキ装置を備えた連続鋳造用の鋳型と、
タンディッシュ底面の注入部に接続され、前記鋳型内の溶鋼に浸漬させて、タンディッシュからの溶鋼を浸漬部分の鋳型幅方向側面に形成された吐出孔から鋳型内に吐出させる浸漬ノズルと、
を有する連続鋳造装置において、
前記浸漬ノズルの本体内における前記吐出孔の上縁から上方には、少なくとも鋳型幅方向における長さが前記注入部の内径よりも大きい、気泡回収部が形成され、前記注入部の下端内直径をＤ、気泡回収部内の鋳型幅方向長さをＬとしたとき、
１．５Ｄ≦Ｌ≦４Ｄであり、
さらに前記浸漬ノズルの本体内にＡｒガスを供給するガス供給部と、
鋳型内溶鋼に前記浸漬ノズルを浸漬したときの前記気泡回収部内雰囲気の圧力が、前記ガス供給部からのＡｒガスの供給によって気泡回収部外雰囲気に対して一定の正圧となるように前記ガス供給部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする、連続鋳造装置。
【請求項２】
前記気泡回収部内雰囲気の圧力をＰ、溶鋼比重をρ、重力加速度をｇ、鋳型内メニスカス面から前記吐出孔の上縁までの長さをＨとしたとき、
ｐ＜ρ・ｇ・Ｈであることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の連続鋳造装置を用いて、鋼を連続鋳造する方法において、
前記浸漬ノズル内の溶鋼に対して、前記電磁ブレーキ装置によって、０．１テスラ以上の直流磁界を作用させることを特徴とする、連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４０３９５（Ｐ２０１１−２４０３９５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７２２８（Ｐ２０１０−１１７２２８）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【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２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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