JP2001347352A - 溶融金属のオープン鋳造方法 - Google Patents

溶融金属のオープン鋳造方法

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JP2001347352A
JP2001347352A JP2000170008A JP2000170008A JP2001347352A JP 2001347352 A JP2001347352 A JP 2001347352A JP 2000170008 A JP2000170008 A JP 2000170008A JP 2000170008 A JP2000170008 A JP 2000170008A JP 2001347352 A JP2001347352 A JP 2001347352A
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dissolved oxygen
molten steel
casting
tundish
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JP2000170008A
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Yoshiyuki Tanaka
芳幸 田中
Kenji Oshima
健二 大島
Toshitsugu Takeda
利継 武田
Takeshi Asahina
健 朝比奈
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属中の溶存酸素量の規制、とりわけ上
限の規制を緩めた場合にあっても、連続鋳造を可能にす
る方途について提案する。 【解決手段】 タンディッシュ内の溶融金属を流量調整
することなくモールド内に供給してオープン鋳造を行う
に当り、タンディッシュ内の溶融金属中の溶存酸素量を
30〜90ppm に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、タンディッシュ
からモールドへ溶融金属を供給して連続鋳造する際、 タ
ンディッシュからの溶融金属の供給を、 タンディッシュ
ストッパーやスライディングノズル等によって流量調整
することなしに行う、いわゆるオープン鋳造に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属、例えば溶鋼の連続鋳造におい
て、タンディッシュからモールドへ溶鋼を注入する際、
均一な鋳造速度を実現するために、タンディッシュスト
ッパーやスライディングノズル等によって流量制御を行
うことが一般的である。これらタンディッシュストッパ
ーやスライディングノズルは、アルミナカーボン質、ジ
ルコニアカーボン質またはマグネシアカーボン質の耐火
物を使用しているため、溶鋼中の溶存酸素と反応して耐
火物の溶損が発生し易いことから、Alを添加して溶鋼中
の溶存酸素量を低減する処理が行われている。
【0003】しかし、Alを添加すると、アルミナ系介在
物の生成をまねき、特にタンディッシュストッパーやス
ライディングノズルに付着、そして堆積して、ノズルの
閉塞をまねく不利がある。
【0004】ここに、特開平8−164455号公報には、タ
ンディッシュストッパー本体および浸漬ノズル本体にア
ルミナカーボン質耐火物、 ストッパー先端部と浸漬ノズ
ルの上部にジルコニアカーボン質またはマグネシアカー
ボン質耐火物を用い、 鋳造直前に溶鋼中にAlを添加して
溶鋼中のAlを50ppm 以下、 溶存酸素量を20〜28ppm に調
整することにより、 耐火物スポーリングによる鋳造不能
を抑制しつつ、 ノズル閉塞および耐火物溶損を防止する
ことが、開示されている。
【0005】この技術では、成分調整のために合金を添
加する装置の他に、連続鋳造機の近辺にAl添加のための
装置が別途必要となる不利がある。また、 狙いとする溶
存酸素量の範囲が極めて狭いために、Al−O平衡から分
かるように溶存酸素をAlで制御するにはAlを4 〜7ppmの
極めて狭い範囲に制御することが必要となり、 実用上困
難である。 また、 鋳造直前にAlを添加するのでAl添加に
よって生成したAl2O3が十分に除去されずに溶鋼中に残
存し、 ノズル詰まりの原因になる場合がある。さらに、
ジルコニアカーボン質やマグネシアカーボン質の耐火物
はアルミナカーボン質の耐火物に比べて価格が高く、 コ
ストアップの要因となる。
【0006】上記問題を解決するために、 特開平11−60
08号公報では、タンディッシュノズルとストッパーまた
はスライディングノズルを用いて溶鋼流量調整を行うタ
ンディッシュを使用して小断面積のシリコンキルド鋼鋳
片を連続鋳造するに際し、 取鍋スラグにAlを添加すると
ともに、 出鋼時の溶鋼中および/または2次精錬中の溶
鋼中にAlを添加して、 溶鋼中のAlを10〜40ppm および溶
存酸素を30〜60ppm に調整した溶鋼を鋳造することが提
案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この提案によれば、 溶
存酸素量が、特開平8−164455号公報における狭い範囲
から30〜60ppm の範囲へと拡がってはいるが、この範囲
の拡大は未だ十分とはいえず、とりわけ上限値の規制が
低いために、溶鋼中のAl2O3 量を十分に低減するのが難
しく、鋼の清浄性および安定操業を阻害する一因になっ
ていた。また、タンディッシュストッパーやスライディ
ングノズルを用いて溶鋼流量調整を行うタンディッシュ
を使用すること、 また小断面積( ≦625cm2) のシリコン
キルド鋼鋳片の鋳造に限定されており、 実際に適用でき
る範囲が狭いことも問題になる。
【0008】そこで、この発明は、溶存酸素量の規制、
とりわけ上限の規制を緩めた場合にあっても、連続鋳造
を可能にする方途について提案することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】発明者らは、溶鋼の連続
鋳造に際し、該溶鋼中の溶存酸素量の規制を緩和しても
安定した連続鋳造を実現する手法について鋭意検討した
ところ、タンディッシュストッパーやスライディングノ
ズル等の溶鋼流量調整装置を用いない、オープン鋳造に
よって、溶存酸素量の上限値を高くできることを見出
し、この発明を完成するに到った。
【0010】すなわち、この発明は、タンディッシュ内
の溶融金属を流量調整することなくモールド内に供給し
てオープン鋳造を行うに当り、タンディッシュ内の溶融
金属中の溶存酸素量を30〜90ppm に調整することを特徴
とする溶融金属の溶製方法である。
【0011】また、実施に当り、 タンディッシュ内の溶
融金属中の溶存酸素量を60〜90ppmに調整することが有
利である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明を導くに到った実
験結果について、詳しく説明する。図1に、オープン鋳
造時の溶鋼中の溶存酸素量とモールド内で生成したAl2O
3量との関係を示す。 図1に示すように、溶存酸素量が3
0ppm 未満となると、 溶鋼中のAlがオープン鋳造中に再
酸化されて、製品に悪影響を及ぼす0.3 kg/t−Steel
以上のAl2O3 介在物を生成させてしまうことがわかる。
すなわち、溶存酸素量30ppm 未満とするためには、鋼中
Al量を40ppm 以上にする必要があり、この鋼中のAlがオ
ープン鋳造中に再酸化されAl2O3 の生成される量が増大
することになる。また、このAl2O3 介在物の生成量は、
溶存酸素量の増加とともに低減し、その傾向は90ppm 付
近まで続くこともわかる。従って、溶存酸素量を30ppm
以上に上昇させることによって、Al2O3 介在物の生成量
は低減され、より清浄な鋼とすることができるのであ
る。
【0013】なお、図1に示した実験は、図2に示す連
続鋳造機を用いてオープン鋳造する際、出鋼の段階にお
いて、溶鋼中の溶存酸素量を、出鋼時の測定値〔O〕を
用いて、2Al+3〔O〕→Al2O3 の反応式に基づく下記
式(1) に従ってAl投入量を求め、このAlを出鋼時に添加
することによって種々に変化したときの、モールド内の
Al2O3 介在物を、得られた鋳片における介在物中酸素量
から逆算して求めたものである。 記 Al投入量=0.001125×{〔O〕−(目標とする溶存酸素量)}+α---(1) ここで、Al投入量の単位:kg/t 〔O〕および(目標とする溶存酸素量)の単位:ppm α:不明Al項
【0014】なお、上記(1) 式は、以下のとおりに導く
ことができる。まず、溶鋼中の酸素量〔O〕(kg)を脱
酸するのに必要なAl量W-Al(kg)としたとき、溶鋼中のAl
のモル数はAlの分子量が27であるからW-Al×1000/27と
なり、一方溶鋼中のOの分子量が16であるから〔O〕の
モル数は溶鋼中〔O〕量×1000/16となる。また、2Al
+3〔O〕→Al2O3 の反応式より、溶鋼中のAlのモル数
(W-Al×1000/27)と同〔O〕のモル数(溶鋼中〔O〕
量×1000/16)との比は2:3となる。
【0015】ここで、溶鋼中〔O〕(kg)は、溶鋼量Ws
t(t)とすると、 溶鋼中〔O〕={(Wst ×1000)×(〔O〕/10000
0)} であるから、上記の関係 W-Al×1000/27:溶鋼中〔O〕量×1000/16=2:3 は、 W-Al×1000/27:{(Wst ×1000)×(〔O〕/10000
0)}×1000/16=2:3 となる。次いで、この式をAl原単位(kg/t)として整
理すると、 W-Al/Wst =(2/3)・(27/16)・〔O〕/10000
0)=0.001125・〔O〕 となるのである。従って、Al投入量は、〔O〕から目標
とする溶存酸素量を引いたものに0.001125の係数を掛け
ればよいことになる。
【0016】また、上記のように求められたAl投入量に
不明Al項αを加えるのは、次の理由による。すなわち、
不明Al項αは、溶鋼中の〔O〕と反応するはずのAlがス
ラグ中のO(FeO やMnO 等)と反応したり、鍋付き地金
中のOと反応したりして減少する分を考慮したものであ
り、このαは操業実績から求めることができる。例え
ば、転炉スラグが出鋼終了時に鍋への流出があり、転炉
で吹き下げ過ぎたときはFeO 含有量の高いスラグが鍋内
に入る結果、Alが余分に必要になる。逆に、転炉でC量
が高いレベルで精錬を止めた場合は、FeO 含有量は低く
なるため、余分に必要となるAl量は少なくなる。
【0017】ちなみに、図2に示した連続鋳造機は、タ
ンディッシュ1に装入した溶鋼2を、タンディッシュ1
の底部の開口周りに設けた、耐火物製の上ノズル3を介
してモールド4へ落下させ、セミイマージョンノズル5
を介してモールド4内に溶鋼2を導いて、連続鋳造を行
うものである。
【0018】次に、図3に、溶鋼中の溶存酸素量とタン
ディッシュの上ノズル3(図2参照) の溶損速度との関
係を示す。図2に示すように、まず、 溶存酸素が30ppm
未満になると、 上ノズル3に付着物が堆積しノズル閉塞
を起こす可能性が大きくなった。 一方、 溶存酸素量の増
加に伴って上ノズルの溶損速度が上昇するが、90ppmま
では、現状の連続鋳造の効率化の目安になる、連続鋳造
の繰り返し数いわゆる連々数:40回は達成され、90ppm
をこえると上ノズルの溶損速度が急激に上昇し、 上ノズ
ル律速で連々数が規制されてしまうことがわかる。換言
すると、オープン鋳造においては、溶存酸素が90ppm ま
での上ノズルの溶損は、鋳造を阻害するまでには到らな
いことがわかった。
【0019】以上の実験結果から、オープン鋳造を可能
とするためには溶存酸素量を30ppm以上は確保する必要
があること、逆にオープン鋳造を行うことによって、溶
存酸素量を90ppm まで許容させることができ、しかも溶
存酸素量の増加によってモールド内のAl2O3 介在物の生
成をより抑制できることが、新たに判明したのである。
【0020】さらに、 上述したようにオープン鋳造を実
現することによって、 浸漬ノズルあるいは溶鋼流量調節
のためのスライディングノズル等の溶損または閉塞によ
って規制されていた、連々数を緩和することが可能にな
る。 この連々数が上昇することにより、 鋳込み切れ時間
の低減が達成されるから、連続鋳造機の能力は向上し、
しかも鋳片におけるクロップ削減による歩留まりの向
上、 連続鋳造機の基数削減などの低コスト操業をも達成
することができる。
【0021】なお、 鋳片断面積が2340cm2 を超えると、
図2に示したオープン鋳造では、セミイマージョンノズ
ル5(図2参照) からの溶鋼吐出流が下向きのみのた
め、 湯面への熱供給が不足し不沈塊を生じてしまう、お
それがあることから、 望ましくは鋳片断面積が2340cm2
以下の鋳片を対象に、この発明を適用することがより効
果的である。
【0022】
【実施例】転炉にて精錬した後、出鋼中に合金を添加
し、さらにRH法やガスバブリング等の2次精錬処理に
おいて成分の微調整および温度調整を行って得た溶鋼
を、図2に示したところに従ってオープン鋳造する際、
出鋼の段階において、溶鋼中の溶存酸素量を、上記した
(1)式を用いる手段によって、表1に示すように種々に
変化し、各調整溶存酸素量の下で連続鋳造が可能な連々
数を調査した。また、得られた鋳片の品質についても調
査した。これらの調査結果を、表1に併記する。
【0023】なお、比較例は、浸漬ノズルとスライディ
ングノズルとの組み合わせによる鋳造方式で行った例で
あるが、連々数が低く、またこの発明で規定する溶存酸
素量30〜90ppm を外れる範囲では、比較例2において連
々数が減少し、比較例3においてはブローホールの発生
に起因する表面品質の悪化が生じた。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】この発明によれば、連続鋳造における溶
存酸素量の規制、とりわけ上限の規制が従来に比べて大
幅に緩和されるため、Al2O3 の生成は抑制され、鋳片に
おける介在物等の品質上の問題を低減することができ
る。また、オープン鋳造によって、スライディングノズ
ルやストッパー等の溶損によって規制されていた、連々
数の緩和を図ることができ、高能率かつ低コストの操業
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 溶鋼中の溶存酸素量とモールド内Al2O3
成量との関係を示す図である。
【図2】 オープン鋳造に用いる鋳造機の構造を示す
図である。
【図3】 溶鋼中の溶存酸素量と上ノズルの溶損速度
との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 タンディッシュ 2 溶鋼 3 上ノズル 4 モールド 5 セミイマージョンノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C21C 7/06 C21C 7/06 (72)発明者 武田 利継 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 朝比奈 健 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Fターム(参考) 4E004 MB20 NC04 4K013 AA09 BA08 CE01 CE03 DA08 EA19 FA02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンディッシュ内の溶融金属を流量調整
    することなくモールド内に供給してオープン鋳造を行う
    に当り、タンディッシュ内の溶融金属中の溶存酸素量を
    30〜90ppm に調整することを特徴とする溶融金属の溶製
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 タンディッシュ内の
    溶融金属中の溶存酸素量を60〜90ppm に調整することを
    特徴とする溶融金属の溶製方法。
JP2000170008A 2000-06-07 2000-06-07 溶融金属のオープン鋳造方法 Pending JP2001347352A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515802A (ja) * 2003-01-24 2006-06-08 ニューコア・コーポレーション 低表面粗度及び低多孔性を有する鋼ストリップの鋳造

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