JP2004082197A

JP2004082197A - Continuous casting method and sliding nozzle

Info

Publication number: JP2004082197A
Application number: JP2002250221A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Murakami; 村上　敏彦; Masashi Hara; 原　昌司; Masayuki Kawamoto; 川本　正幸; Toru Kato; 加藤　徹
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuous casting method which prevents clogging of a molten steel flow passage and which eliminates nonuniform flow of molten steel, and also to provide a sliding nozzle used in the method. <P>SOLUTION: In this continuous casting method, a port 27 for blowing an inert gas to molten steel passing through the sliding nozzle 2 is arranged in the inner circumference of a molten metal feeding hole of the sliding nozzle, whose purpose is for adjusting the molten steel supply from a tundish to a casting mold. Then, the inert gas blowing port is divided in the sliding direction of the sliding nozzle by a plane in which the center axis 28 of the molten metal feeding hole is included and in which a line crossing the sliding face of the sliding nozzle is vertical to the sliding direction; thus, the blowing quantity of the inert gas is adjusted for each blowing port 27a, 27b to perform casting. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳片品質の向上に有効な溶鋼の連続鋳造方法およびスライディングノズルに係り、さらに詳しくは、付着物の生成を防止して溶鋼の片流れを解消し、鋳片の表面欠陥の発生を低減する連続鋳造方法、およびそのためのスライディングノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳片を高い生産性のもとに連続的に生産する方法として、連続鋳造方法が用いられている。
【０００３】
図３は、連続鋳造設備の概略を示す縦断面の模式図である。タンディッシュ１内に注入された溶鋼５は、タンディッシュの下部に設けられた溶鋼流量制御機構であるスライディングノズル２、および浸漬ノズル３を経由して、上下両端部が開放された鋳型４の内部に供給される。鋳型内に供給された溶鋼は、冷却された鋳型内面近傍から凝固シェル６を形成し、凝固シェルは、溶鋼の中心部に向かってその厚さを増加してゆく。凝固シェルは、鋳型下部方向に引き抜かれ、鋳片７を形成する。
【０００４】
ここで、鋳型内への溶鋼供給量を制御する前記のスライディングノズルの内部では、長時間にわたる鋳造により溶鋼供給孔が閉塞し、鋳造操業の停止を余儀なくされる場合が多い。そこで、これに対して近年では、スライディングノズルの上固定盤からＡｒガスを吹き込み、溶鋼供給孔の閉塞を防止する方法が採用されている。
【０００５】
また、一方では、長時間にわたる鋳造においては、浸漬ノズルに複数個存在する吐出孔毎に閉塞の程度にも差異が生じ、これに基づいて鋳型内の主として幅方向における溶鋼注入流の偏流（以下「片流れ」という）が発生する。
この片流れが発生すると、鋳型内における溶鋼の吐出流速が速くなり、凝固シェルの再溶解を引き起こし、凝固遅れによる不均一凝固が発生することとなって、鋳片に割れ発生したり、極端な場合には、ブレークアウトを惹起する。また、強い流れが発生した方位では、非金属介在物や気泡が溶鋼の内部に引き込まれて鋳片内部に捕捉され残留したり、鋳型内の湯面変動によりモールドパウダーが巻き込まれて鋳片表面疵を発生するなどの問題が発生するため、その解決策が望まれていた。
【０００６】
タンディッシュ内に注入された溶鋼が特にＡｌ脱酸された溶鋼の場合には、これを鋳型内に供給する場合に、溶鋼中のＡｌ酸化物などが浸漬ノズルの内面およびスライディングノズルの内面に付着しやすく、溶鋼の流れが阻害されやすい。特に、溶鋼の流量制御を行うスライディングノズルは、浸漬ノズルの断面積に比して溶鋼の通過する開孔面積が小さく、詰まりが発生しやすいことから、一般に連続鋳造操業を阻害する原因となりやすい。
【０００７】
図２は、一般のスライディングノズルの構造を示す模式図であり、（ａ）は、上下固定盤の中心軸を含む面で切断した縦断面の模式図を、（ｂ）は、Ａ１−Ａ２線で切断した矢視方向の水平断面の模式図をそれぞれ表す。スライディングノズルは、一般に、溶鋼供給孔２４を有する上固定盤２１、溶鋼供給孔２５を有するスライド盤２２および溶鋼供給孔２６を有する下固定盤２３により構成されており、溶鋼供給量の調整は、スライド盤を図中の矢印により示す摺動方向に移動させて開孔面積Ｓを調整することにより行う。
このような機構のスライディングノズルにおいては、図中のＤで示す部分において溶鋼流が停滞しやすく、したがって、この部分で閉塞が発生しやすい。また、Ａｌ酸化物などの付着物が一時的に剥離した場合は、剥離した大きなＡｌ酸化物が溶鋼中に巻き込まれて凝固シェルに捕捉され、鋳片の表層部に欠陥を発生させやすい。
【０００８】
これらの鋳片表層部の欠陥は、その鋳片を素材として圧延される製品表面または内部の欠陥の原因となる。そこで、スライディングノズルの内面に溶鋼中のＡｌ酸化物などが付着するのを防止するために、スライディングノズルおよび上ノズルからＡｒガスを溶鋼中に吹き込む方法が行われている。また、浸漬ノズル内を通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き込む方法も開示されている。
【０００９】
例えば、特開平４−３１９０５５号公報には、タンディッシュのストッパーと、上ノズルと、スライディングノズル用プレートと、中間ノズルと、浸漬ノズルのいずれか一つまたは複数の耐火物から吹き込む不活性ガスの流量と、溶鋼の注入量との関係を、特定の数式により与えられる領域内とする鋼の連続鋳造方法が開示されている。
【００１０】
特開平６−１８２５１３号公報には、溶鋼の連続鋳造において黒鉛質のガス吹き込み型浸漬ノズルを用い、そのノズルのガス吹き込み部内孔体とノズル内溶鋼との間に交流または直流電流を通電しつつガス吹き込みする方法が開示されている。
【００１１】
これらの方法は、不活性ガスを浸漬ノズルの内面から溶鋼中に吹き込むことにより、Ａｌ酸化物などが浸漬ノズルの内面に付着することを防止するものである。しかし、これらのいずれの方法においても、浸漬ノズル注入孔の不均一な詰まりを防止することが困難な場合がある。また、不活性ガスの流量を増加すると、浸漬ノズルの詰まりは減少するが、不活性ガスによる気泡が鋳型内の凝固シェルに捕捉され、これが鋳片表面部に気泡性の欠陥を発生させ、製品の表面欠陥となる。
【００１２】
同様の目的で不活性ガスをスライディングノズルの上固定盤に吹き込み、Ａｌ酸化物などの付着を抑制する方法も開示されているが、浸漬ノズル部での片流れの防止を図ることが困難な場合がある。
【００１３】
鋳型内における片流れを防止する方法として、特開平６−２３４９８号公報には、スライディングノズルの外周に電磁石を配置し、ノズル内を流れる溶鋼に対してその流れの方向を回転軸とする回転磁界を与える方法が開示されている。回転磁界によりスライディングノズル内の溶鋼に回転力を付与し、スライディングノズル内の溶鋼に旋回流を発生させる方法は、片流れの防止には効果的であるが、このような目的を達成するに十分な強力な回転磁界を発生させる電磁石設備をタンディッシュと鋳型との間の制約された狭いスペースに設置することは、現実には困難である。
【００１４】
また、片流れの検知技術として、例えば、特開平５−３３７６１８号公報には、鋳型内壁の冷却水の入側および出側の温度差を鋳型の方位別に検知すると共に、それらの温度差に基づく評価指数により、鋳型内の流れ状況を評価する方法が開示されている。しかし、流れそのものを制御する有効な方法はいまだないのが実情である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、スライディングノズルの内面および注入孔などに溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着して起こる不均等な詰まりを解消し、鋳片の表面欠陥の原因となる溶鋼注入流の片流れを解消する連続鋳造方法、およびそれに用いるスライディングノズルの提供にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を達成するために、前記した従来技術の問題点につき検討を加え、付着物の生成を防止して溶鋼の片流れを解消し、鋳片の表面欠陥の発生を低減する連続鋳造方法、およびそれに用いるスライディングノズルに関して以下の（ａ）〜（ｃ）の知見を得た。
（ａ）スライディングノズルの上固定盤から吹き込むＡｒガス流量を変化させると、溶鋼流量のみならず、鋳型内の溶鋼の流動パターンが変化する。この現象は、吹き込まれるＡｒガスの背圧により、流量制御部における圧力バランスが変化し、溶鋼の流動パターンが変化することによる。
（ｂ）スライディングノズルの中心に対してスライディングノズルの摺動方向の片側に、Ａｒガスを優先して流すと、中心に対して反対側では、溶鋼の片流れによる湯面変動が発生する。
【００１７】
（ｃ）したがって、ガス吹き込み口を、スライディングノズルの中心面によりスライディングノズルの摺動方向に分割し、吹き込みガス量を、分割された各ガス吹き込み口ごとに独立に調整することにより、溶鋼の片流れを防止できる。
【００１８】
本発明は、上記の知見に基づき完成させたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示す連続鋳造方法、およびスライディングノズルにある。
【００１９】
（１）タンディッシュから鋳型内への溶鋼の供給量を調整するためのスライディングノズルを通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き込むための不活性ガス吹き込み口を、前記スライディングノズルの溶鋼供給孔部の内周面に周方向に配置し、前記不活性ガス吹き込み口を、前記溶鋼供給孔の中心軸を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面により前記スライディングノズルの摺動方向に分割し、不活性ガスの吹き込み量を前記の各吹き込み口ごとに調整して鋳造する連続鋳造方法。
【００２０】
（２）タンディッシュから鋳型内への溶鋼の供給量を調整するためのスライディングノズルであって、前記スライディングノズルの溶鋼供給孔を通過して鋳型内に供給される溶鋼中に不活性ガスを吹き込むための不活性ガス吹き込み口が、前記溶鋼供給孔部の内周面に周方向に配置され、前記不活性ガス吹き込み口は、溶鋼供給孔の中心軸を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面により前記スライディングノズルの摺動方向に分割され、不活性ガスの吹き込み量が前記各吹き込み口ごとに独立して調整可能なスライディングノズル。
【００２１】
本発明において、「溶鋼供給孔の中心軸」とは、スライディングノズルの固定部分に設けられた溶鋼供給孔の中心軸を意味し、多くの場合、スライディングノズルの下部に装着される浸漬ノズルの中心軸と共通の中心軸となる。例えば、上固定盤、スライド盤および下固定盤から構成されるスライディングノズルにおいては、上固定盤に設けられた溶鋼供給孔および下固定盤に設けられた溶鋼供給孔の中心軸を意味する。
「溶鋼供給孔の中心軸を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面」とは、前記の中心軸を含む平面のうちで、スライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面を意味する。なお、この平面には、本発明の作用効果を損なわない範囲において、前記中心軸から摺動方向に平行移動した平面も含まれる。
「スライディングノズルの摺動方向に分割」とは、不活性ガス吹き込み口を、前記の平面を境界として摺動方向に分割することを意味する。なお、不活性ガス吹き込み口が溶鋼供給孔の周方向に配置された複数の吹き込みノズルにより構成される場合は、これらを摺動方向に２つの群に分けることを意味する。不活性ガス吹き込み口が溶鋼供給孔の周方向に配置された多孔質れんがにより構成される場合は、これらを摺動方向に２分割することを意味する。また、分割された群内の吹き込みノズルまたは多孔質れんがをさらに２以上に分割してもかまわない。その際、分割された不活性ガス吹き込み口は、各々独立して吹き込み量を調整可能にしてもかまわない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記のとおり、溶鋼が浸漬ノズル内において偏った流動パターンを形成しないように、スライディングノズル内において溶鋼中に吹き込む不活性ガスの吹き込み口を方位別に分割し、溶鋼流に対して常に外乱を与えることにより、浸漬ノズルの注入孔などで溶鋼流に片流れが発生することを防止するものである。
【００２３】
図１は、本発明のスライディングノズルの構造を示す模式図であり、（ａ）は、上下固定盤の中心軸を含む面で切断した縦断面の模式図を、（ｂ）は、Ａ１−Ａ２線で切断した矢視方向の水平断面の模式図をそれぞれ表す。
【００２４】
スライディングノズル２は、溶鋼供給孔２４を有する上固定盤２１、溶鋼供給孔２５を有するスライド盤２２および溶鋼供給孔２６を有する下固定盤２３により構成されており、溶鋼供給量の調整は、スライド盤を図中の矢印により示す摺動方向に移動させて開孔面積Ｓを調整することにより行う。
【００２５】
溶鋼供給孔２４、２５および２６を通過して鋳型内に供給される溶鋼中に不活性ガスを吹き込むための不活性ガス吹き込み口２７は、溶鋼供給孔２４の内周面に周方向に配置され、不活性ガス吹き込み口は、溶鋼供給孔の中心軸２８を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面により、スライディングノズルの摺動方向に沿って、不活性ガス吹き込み口のＡポート２７ａおよび不活性ガス吹き込み口のＢポート２７ｂに分割されている。不活性ガスは、上固定盤に挿入された図示しない鋼製の細管により各ガス吹き込み口に独立に供給される。
なお、同図では、厳密に溶鋼供給孔２４の中心軸を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面により、不活性ガスの吹き込み口を摺動方向に分割した例を示したが、前述のとおり、分割する平面は、本発明の作用効果を損なわない範囲、すなわち本発明者らの調査によれば、溶鋼供給口の半径の３０％以内において、中心軸から摺動方向の一方またはこれと反対方向に平行移動させてもよい。
【００２６】
また、図１には、不活性ガス吹き込み口のＡポートおよびＢポートが上固定盤の部位に設けらた例が示されているが、これらはスライド盤に設けられていてもよい。
【００２７】
このように不活性ガス供給口のＡポートおよびＢポートから吹き込むガスの吹き込み量を独立に調整することにより、図２中のＤで示される上固定盤付近におけるＡｌ酸化物などの付着を防止し、浸漬ノズル内ひいては鋳型内における溶鋼の片流れを防止することができる。
ＡポートおよびＢポートから吹き込むガス吹き込み量の調整パターンには、種々のパターンがあるが、後述の実施例において示すように、Ａポートからの最大吹き込み量とＢポートからの最大吹き込み量とが同じ値となるように、それぞれのポートからの吹き込み量を時間と共に変化させるのがよい。
【００２８】
【実施例】
本発明のスライディングノズルおよび連続鋳造方法の効果を確認するため、試験操業を実施した。
【００２９】
注入ノズルを２個有するタンディッシュの一方（以下「第１ストランド」という）の注入ノズルの下部に図１に示す本発明のスライディングノズルを装着し、他方（以下「第２ストランド」という）の注入ノズルの下部には不活性ガス吹き込み口が分割されていない従来のスライディングノズルを装着した。このタンディッシュに、表１に示す鋼組成を有する低炭素Ａｌキルド鋼の溶鋼を供給し、第１ストランドおよび第２ストランドの鋳型に溶鋼を注入して、垂直曲げ型連続鋳造装置により鋳片を製造した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
浸漬ノズルは内径が７５ｍｍ、アルミナグラファイト製で吐出孔を２個有するものを用いた。鋳型は、第１ストランドおよび第２ストランドともに、幅：１２００〜１４００ｍｍ、厚さ：２７０ｍｍの同一寸法のものを使用した。
【００３２】
表２に、試験操業における鋳込温度、鋳造速度、不活性ガス（Ａｒ）吹き込み条件などの鋳造条件、および試験結果をまとめて示した。
【００３３】
【表２】

【００３４】
なお、各試験番号の試験は、５〜６チャージの連続鋳造試験結果を表す。
【００３５】
また、表２中のＡｒガスの最大吹き込み量は、第１ストランドおよび第２ストランドで同一とし、本発明法の試験を行った第１ストランドにおいては、後述するＡパターンまたはＢパターンにしたがって、不活性ガス供給口のＡポートおよびＢポートにそれぞれガス供給量を調整配分して流した。一方、比較例の試験を行った第２ストランドにおいては、第１ストランドにおける最大吹き込み量と同一流量のＡｒガスを一定流量で流した。
【００３６】
〔溶鋼の片流れの測定〕
浸漬ノズルを挟んで鋳型の幅方向の両側の溶鋼表面の上方に、渦流センサーを設置し、鋳型内の溶鋼の表面付近の湯面変動を測定し、両側での溶鋼の湯面変動の大きさの差が２０％以上に大きくなった場合を、「片流れ発生」と判断した。
【００３７】
なお、鋳型を構成する銅板に熱電対などの温度測定装置を配置し、銅板の温度を測定して浸漬ノズルの両側で比較することにより溶鋼の流速偏差を検知してもよい。溶鋼流速の速い領域では銅板の温度が高くなることから、溶鋼の流速偏差を検知することができる。
【００３８】
〔ノズル閉塞の測定〕
スライディングノズルのゲート開度と浸漬ノズルへの溶鋼の供給量との、予め求められた関係と比較して、一定の鋳造速度、すなわち一定の溶鋼供給量であってもゲート開度が開方向に動く傾向が発生する場合には、ノズル閉塞が発生したと判断した。
【００３９】
〔不活性ガス吹き込みパターン〕
前述の不活性ガスの吹き込みパターンについて述べる。
表３に、本発明法を実施した第１ストランドにおいて吹き込んだＡｒガス吹き込み量の経時変化を示す。
【００４０】
【表３】

【００４１】
溶鋼の片流れの防止に対しては、ポートを分割し、不活性ガスの吹き込みを吹き分けることが効果的である。
表３において、Ａパターンは、不活性ガス供給口のＡポートおよびＢポートへのＡｒガスの供給量を徐々に変化させながら交互に両ポートにガスを切り替える方式であり、一方のポートにガスが供給されている期間は、他方のポートにはガスが供給されないパターンである。Ｂパターンは、両ポートへのＡｒガスの供給量をステップ的に変化させながら交互に両ポートにガスを切り替える方式であり、両ポートへのガス供給量の和は一定で、かつその値は、Ａｒガスの最大吹き込み量に等しいパターンである。
【００４２】
試験番号１は、鋼番号１の溶鋼を用い、Ａｒガスの全吹き込み量を１０Ｌ／ｍｉｎとして行った鋳造試験である。本発明法の試験を実施した第１ストランドでは、Ａｒガス吹き込みパターンはＡパターンとし、Ａｒガス切り替え時間は５ｓ（秒）とした。第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞も軽微なものであった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、ノズルの閉塞は軽微であったが、片流れが発生した。
【００４３】
試験番号２は、鋼番号２の溶鋼を用い、他の条件は試験番号１と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞も軽微であった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、片流れが発生し、さらに、溶鋼のＡｌ含有量が多いため、ノズルも閉塞した。
【００４４】
試験番号３は、Ａｒガスの吹き込みパターンをＢパターンとし、他の条件は試験番号１と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞は軽微であった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、ノズルの閉塞は軽微であったが、片流れが発生した。
【００４５】
試験番号４は、Ａｒガス吹き込みの切り替え時間を２ｓとし、他の条件は試験番号１と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞も軽微であった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、ノズルの閉塞は軽微であったが、片流れが発生した。
【００４６】
試験番号５は、Ａｒガスの全吹き込み量を１５Ｌ／ｍｉｎとし、他の条件は試験番号１と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞もなかった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、ノズルの閉塞は軽微であったが、片流れが発生した。
【００４７】
試験番号６は、Ａｒガス吹き込みの切り替え時間を２ｓとし、他の条件は試験番号５と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞もなかった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、ノズルの閉塞は軽微であったが、片流れが発生した。なお、Ａｒガス吹き込みの切り替え時間を２ｓとすると、鋳型内の湯面レベルの変動が若干増加する傾向が認められた。しかし、この湯面レベルの変動の増加は、湯面レベルの制御性の面で問題となる量ではなく、さらに、鋳片の品質に影響を与えるものでもなかった。
【００４８】
試験番号７は、Ａｒガスの全吹き込み量を２０Ｌ／ｍｉｎとし、他の条件は試験番号１と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞もなかった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、片流れが少し発生し、また、ノズルの閉塞は発生しなかった。
【００４９】
試験番号８は、鋼番号２の溶鋼を用い、他の条件は試験番号７と同様の条件で行った試験である。本発明例の試験を行った第１ストランドでは、溶鋼の片流れは発生せず、また、ノズルの閉塞はなかった。これに対して、比較例の試験を行った第２ストランドでは、片流れが少し発生し、また、ノズルの閉塞は発生しなかった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の連続鋳造方法によれば、スライディングノズルの内面および注入孔などに溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着して起こる不均等な詰まりを解消し、鋳片の表面欠陥の原因となる溶鋼注入流の片流れを解消することができる。
【００５１】
また、本発明のスライディングノズルは、付着物による不均等な詰まりが発生せず、上記の連続鋳造方法の実施に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスライディングノズルの構造を示す模式図であり、（ａ）は、上下固定盤の中心軸を含む面で切断した縦断面の模式図を、（ｂ）は、Ａ１−Ａ２線で切断した矢視方向の水平断面の模式図をそれぞれ表す。
【図２】一般のスライディングノズルの構造を示す模式図であり、（ａ）は、上下固定盤の中心軸を含む面で切断した縦断面の模式図を、（ｂ）は、Ａ１−Ａ２線で切断した矢視方向の水平断面の模式図をそれぞれ表す。
【図３】連続鋳造設備の概略を示す縦断面の模式図である。
【符号の説明】
１：タンディッシュ、
２：スライディングノズル、
３：浸漬ノズル、
４：鋳型、
５：溶鋼、
６：凝固シェル、
７：鋳片、
２１：上固定盤、
２２：スライド盤、
２３：下固定盤、
２４：上固定盤の溶鋼供給孔、
２５：スライド盤の溶鋼供給孔、
２６：下固定盤の溶鋼供給孔、
２７：ガス吹き込み口、
２７ａ：ガス吹き込み口のＡポート、
２７ｂ：ガス吹き込み口のＢポート、
２８：溶鋼供給孔の中心軸、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuous casting method of molten steel and a sliding nozzle effective for improving the quality of cast slabs, and more particularly, to prevent the generation of deposits, eliminate the flow of molten steel slabs, and reduce the occurrence of surface defects of cast slabs. The present invention relates to a reduced continuous casting method and a sliding nozzle therefor.
[0002]
[Prior art]
As a method of continuously producing cast slabs with high productivity, a continuous casting method is used.
[0003]
FIG. 3 is a schematic view of a longitudinal section schematically showing the continuous casting facility. The molten steel 5 injected into the tundish 1 passes through a sliding nozzle 2 as a molten steel flow control mechanism provided at the lower part of the tundish and a dipping nozzle 3, and the inside of a mold 4 whose upper and lower ends are open. Supplied to The molten steel supplied into the mold forms a solidified shell 6 near the cooled inner surface of the mold, and the solidified shell increases its thickness toward the center of the molten steel. The solidified shell is pulled out toward the lower part of the mold to form a slab 7.
[0004]
Here, in the above-mentioned sliding nozzle for controlling the supply amount of molten steel into the mold, the molten steel supply hole is often closed by casting for a long time, so that the casting operation has to be stopped in many cases. Therefore, in recent years, a method of blowing Ar gas from the upper fixed plate of the sliding nozzle to prevent the molten steel supply hole from being closed has been adopted.
[0005]
On the other hand, in casting over a long period of time, the degree of blockage also differs for each of a plurality of discharge holes in the immersion nozzle, and based on this, the drift of molten steel injection flow mainly in the width direction in the mold (hereinafter referred to as “flow”). "Single flow") occurs.
When this one-sided flow occurs, the discharge flow velocity of the molten steel in the mold increases, causing re-melting of the solidified shell, causing non-uniform solidification due to solidification delay, causing cracks in the slab or in extreme cases Cause a breakout. In the direction where strong flow occurs, non-metallic inclusions and air bubbles are drawn into the molten steel and trapped inside the slab, and remain in the slab. Since a problem such as generation of a flaw occurs, a solution has been desired.
[0006]
When the molten steel injected into the tundish is particularly molten steel that has been deoxidized with Al, when it is supplied into the mold, Al oxide etc. in the molten steel adheres to the inner surface of the immersion nozzle and the inner surface of the sliding nozzle. And the flow of molten steel is easily hindered. In particular, a sliding nozzle that controls the flow rate of molten steel has a smaller opening area through which the molten steel passes than the cross-sectional area of the immersion nozzle, and is liable to be clogged.
[0007]
2A and 2B are schematic diagrams showing the structure of a general sliding nozzle. FIG. 2A is a schematic diagram of a vertical cross section cut along a plane including the center axis of an upper and lower fixed plate, and FIG. 2B is an A1-A2 line. 1 shows a schematic view of a horizontal cross section taken in the direction of the arrow cut by the arrow. The sliding nozzle is generally composed of an upper fixed plate 21 having a molten steel supply hole 24, a slide plate 22 having a molten steel supply hole 25, and a lower fixed plate 23 having a molten steel supply hole 26. This is performed by moving the slide plate in the sliding direction indicated by the arrow in the figure to adjust the opening area S.
In the sliding nozzle having such a mechanism, the molten steel flow tends to stagnate at a portion indicated by D in the drawing, and therefore, blockage tends to occur at this portion. Further, when the deposit such as the Al oxide is temporarily separated, the large separated Al oxide is caught in the molten steel and is captured by the solidified shell, so that defects are easily generated in the surface layer portion of the slab.
[0008]
These defects on the surface layer of the slab cause defects on the surface or inside of a product rolled using the slab. Therefore, in order to prevent Al oxide or the like in the molten steel from adhering to the inner surface of the sliding nozzle, a method of blowing Ar gas into the molten steel from the sliding nozzle and the upper nozzle has been performed. Also disclosed is a method of blowing an inert gas into molten steel passing through an immersion nozzle.
[0009]
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-319055 discloses a tundish stopper, an upper nozzle, a sliding nozzle plate, an intermediate nozzle, and an immersion nozzle. A continuous casting method of steel is disclosed in which the relationship between the flow rate and the molten steel injection amount is within a region given by a specific mathematical formula.
[0010]
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-182513 discloses that a graphite gas injection type immersion nozzle is used in continuous casting of molten steel, and an AC or DC current is applied between a gas injection portion inner bore of the nozzle and the molten steel in the nozzle. A method for blowing gas is disclosed.
[0011]
In these methods, an inert gas is blown into molten steel from the inner surface of the immersion nozzle to prevent Al oxide and the like from adhering to the inner surface of the immersion nozzle. However, in any of these methods, it may be difficult to prevent non-uniform clogging of the immersion nozzle injection hole. Also, when the flow rate of the inert gas is increased, the clogging of the immersion nozzle is reduced, but bubbles due to the inert gas are trapped in the solidified shell in the mold, which generates a bubble-like defect on the surface of the slab, and Surface defects.
[0012]
For the same purpose, a method is also disclosed in which an inert gas is blown into the upper fixing plate of the sliding nozzle to suppress adhesion of Al oxide and the like, but it is sometimes difficult to prevent one-sided flow in the immersion nozzle portion. is there.
[0013]
As a method for preventing the one-sided flow in the mold, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-23498 discloses that an electromagnet is arranged on the outer circumference of a sliding nozzle, and a rotating magnetic field having a rotating axis in a flow direction of molten steel flowing in the nozzle. A method of providing is disclosed. The method of applying a rotating force to the molten steel in the sliding nozzle by the rotating magnetic field to generate a swirling flow in the molten steel in the sliding nozzle is effective in preventing one-sided flow, but is not sufficient to achieve such an object. It is practically difficult to install an electromagnet facility that generates a strong rotating magnetic field in a confined, narrow space between a tundish and a mold.
[0014]
As a technique for detecting one-sided flow, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-337618 discloses a technique for detecting the temperature difference between the inlet side and the outlet side of the cooling water on the inner wall of the mold for each direction of the mold and evaluating the difference based on the temperature difference. An index discloses a method for evaluating the flow situation in a mold. However, there is still no effective way to control the flow itself.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to eliminate uneven clogging caused by adhesion of oxides of Al in molten steel to the inner surface of a sliding nozzle and an injection hole, etc. It is an object of the present invention to provide a continuous casting method for solving the problem and a sliding nozzle used for the method.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have studied the above-mentioned problems of the prior art in order to achieve the above-mentioned problems, and have prevented the generation of deposits to eliminate the flow of molten steel, thereby reducing the occurrence of surface defects in cast slabs. The following findings (a) to (c) were obtained for the continuous casting method to be reduced and the sliding nozzle used for the method.
(A) When the flow rate of Ar gas blown from the upper fixed plate of the sliding nozzle is changed, not only the flow rate of molten steel but also the flow pattern of molten steel in the mold changes. This phenomenon is due to a change in the pressure balance in the flow control unit due to the back pressure of the Ar gas to be blown, and a change in the flow pattern of the molten steel.
(B) If Ar gas is preferentially flown to one side of the sliding nozzle in the sliding direction with respect to the center of the sliding nozzle, on the opposite side to the center, the molten steel surface will fluctuate due to one-sided flow of molten steel.
[0017]
(C) Therefore, the gas injection port is divided in the sliding direction of the sliding nozzle by the center plane of the sliding nozzle, and the amount of the injected gas is independently adjusted for each of the divided gas injection ports, whereby the one-side flow of the molten steel is achieved. Can be prevented.
[0018]
The present invention has been completed based on the above findings, and its gist is a continuous casting method and a sliding nozzle shown in the following (1) and (2).
[0019]
(1) An inert gas injection port for blowing an inert gas into molten steel passing through a sliding nozzle for adjusting a supply amount of molten steel from a tundish into a mold is provided in a molten steel supply hole portion of the sliding nozzle. Disposed in the circumferential direction on the inner peripheral surface, the inert gas blowing port, the center line of the molten steel supply hole, the line of intersection with the sliding surface of the sliding nozzle is perpendicular to the sliding direction of the sliding nozzle of the sliding nozzle A continuous casting method in which the casting is performed by dividing in the sliding direction and adjusting the blowing amount of the inert gas for each of the blowing ports.
[0020]
(2) A sliding nozzle for adjusting a supply amount of molten steel from a tundish into a mold, wherein an inert gas is blown into molten steel supplied into the mold through a molten steel supply hole of the sliding nozzle. An inert gas injection port is disposed circumferentially on the inner peripheral surface of the molten steel supply hole, and the inert gas injection port includes a central axis of the molten steel supply hole and intersects with a sliding surface of a sliding nozzle. A sliding nozzle in which a line is divided in a sliding direction of the sliding nozzle by a plane perpendicular to the sliding direction, and a blowing amount of the inert gas can be independently adjusted for each of the blowing ports.
[0021]
In the present invention, "the central axis of the molten steel supply hole" means the central axis of the molten steel supply hole provided at the fixed portion of the sliding nozzle, and in many cases, the center of the immersion nozzle attached to the lower portion of the sliding nozzle. A common central axis with the axis. For example, in a sliding nozzle composed of an upper fixed plate, a slide plate, and a lower fixed plate, it means the central axis of the molten steel supply hole provided in the upper fixed plate and the molten steel supply hole provided in the lower fixed plate.
"The plane including the central axis of the molten steel supply hole and the line of intersection with the sliding surface of the sliding nozzle is perpendicular to the sliding direction" means, among the planes including the central axis, the sliding surface of the sliding nozzle. The intersection line means a plane perpendicular to the sliding direction. Note that this plane also includes a plane that is translated in the sliding direction from the central axis within a range that does not impair the effects of the present invention.
“Dividing in the sliding direction of the sliding nozzle” means that the inert gas blowing port is divided in the sliding direction with the plane as a boundary. When the inert gas inlet is constituted by a plurality of inlet nozzles arranged in the circumferential direction of the molten steel supply hole, it means that these are divided into two groups in the sliding direction. When the inert gas injection port is formed of porous bricks arranged in the circumferential direction of the molten steel supply hole, it means that these are divided into two in the sliding direction. Further, the blowing nozzle or the porous brick in the divided group may be further divided into two or more. At that time, the divided inert gas blowing ports may be capable of independently adjusting the blowing amount.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described above, the present invention divides the inlet of the inert gas blown into the molten steel in the sliding nozzle according to the direction so that the molten steel does not form a biased flow pattern in the immersion nozzle, and always divides the molten steel flow with respect to the molten steel flow. By applying the disturbance, it is possible to prevent the flow of the molten steel from occurring in the injection hole of the immersion nozzle or the like.
[0023]
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams showing the structure of a sliding nozzle according to the present invention. FIG. 1A is a schematic diagram of a vertical cross section cut along a plane including a center axis of an upper and lower fixed plate, and FIG. The schematic diagram of the horizontal cross section of the arrow direction cut | disconnected by the line is each shown.
[0024]
The sliding nozzle 2 includes an upper fixed plate 21 having a molten steel supply hole 24, a slide plate 22 having a molten steel supply hole 25, and a lower fixed plate 23 having a molten steel supply hole 26. This is performed by moving the board in the sliding direction indicated by the arrow in the figure to adjust the opening area S.
[0025]
An inert gas injection port 27 for blowing an inert gas into molten steel supplied into the mold through the molten steel supply holes 24, 25, and 26 is circumferentially arranged on the inner peripheral surface of the molten steel supply hole 24. The inert gas injection port is formed by a plane including the central axis 28 of the molten steel supply hole and having a line perpendicular to the sliding direction of the sliding surface of the sliding nozzle, which extends along the sliding direction of the sliding nozzle. It is divided into an A port 27a of a blowing port and a B port 27b of an inert gas blowing port. The inert gas is independently supplied to each gas blowing port by a steel thin tube (not shown) inserted into the upper fixed plate.
In the same figure, the blowing port of the inert gas is strictly divided in the sliding direction by a plane that includes the central axis of the molten steel supply hole 24 and the line of intersection with the sliding surface of the sliding nozzle is perpendicular to the sliding direction. Although an example is shown, as described above, the plane to be divided is within a range that does not impair the operation and effect of the present invention, that is, according to the investigation by the present inventors, within 30% of the radius of the molten steel supply port, The translation may be performed in one of the sliding directions or in the opposite direction.
[0026]
Further, FIG. 1 shows an example in which the A port and the B port of the inert gas blowing port are provided at a portion of the upper fixed plate, but these may be provided on a slide plate.
[0027]
As described above, by independently adjusting the amount of gas blown from the A port and the B port of the inert gas supply port, adhesion of Al oxide or the like near the upper fixed plate shown by D in FIG. 2 can be prevented. In addition, it is possible to prevent the flow of the molten steel in the immersion nozzle and thus in the mold.
There are various patterns for adjusting the amount of gas blown from the A port and the B port. As shown in the examples described later, the maximum blow amount from the A port and the maximum blow amount from the B port are the same. It is preferable to change the amount of air blown from each port with time so as to obtain a value.
[0028]
【Example】
A test operation was performed to confirm the effects of the sliding nozzle and the continuous casting method of the present invention.
[0029]
The sliding nozzle of the present invention shown in FIG. 1 is mounted below one of the injection nozzles (hereinafter, referred to as “first strand”) of a tundish having two injection nozzles, and the other (hereinafter, referred to as “second strand”) is injected. A conventional sliding nozzle in which an inert gas injection port was not divided was mounted below the nozzle. To this tundish, molten steel of a low-carbon Al-killed steel having a steel composition shown in Table 1 is supplied, and the molten steel is poured into the molds of the first strand and the second strand. Manufactured.
[0030]
[Table 1]

[0031]
The immersion nozzle used had an inner diameter of 75 mm, was made of alumina graphite, and had two discharge holes. The mold used had the same dimensions of the first strand and the second strand, each having a width of 1200 to 1400 mm and a thickness of 270 mm.
[0032]
Table 2 summarizes casting conditions such as casting temperature, casting speed, inert gas (Ar) blowing conditions, and test results in the test operation.
[0033]
[Table 2]

[0034]
In addition, the test of each test number represents a continuous casting test result of 5 to 6 charges.
[0035]
In addition, the maximum blowing amount of Ar gas in Table 2 is the same for the first strand and the second strand, and the first strand tested in the method of the present invention does not have the maximum blowing amount according to the A pattern or the B pattern described later. The gas supply amount was adjusted and distributed to each of the A port and the B port of the active gas supply port and flowed. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, Ar gas having the same flow rate as the maximum blowing amount in the first strand was flowed at a constant flow rate.
[0036]
[Measurement of one-sided flow of molten steel]
An eddy current sensor is installed above the surface of the molten steel on both sides in the width direction of the mold with the immersion nozzle in between, and the fluctuation of the molten steel level near the surface of the molten steel in the mold is measured. Is larger than 20%, it is determined that "one-sided flow has occurred".
[0037]
A temperature measuring device such as a thermocouple may be arranged on a copper plate constituting the mold, and the flow rate deviation of the molten steel may be detected by measuring the temperature of the copper plate and comparing the temperatures on both sides of the immersion nozzle. Since the temperature of the copper plate increases in a region where the flow speed of the molten steel is high, the flow speed deviation of the molten steel can be detected.
[0038]
[Measurement of nozzle blockage]
Compared with the relationship previously determined between the gate opening of the sliding nozzle and the supply of molten steel to the immersion nozzle, the gate opening in the opening direction is constant at a constant casting speed, that is, even at a constant supply of molten steel. If a tendency to move occurred, it was determined that nozzle clogging had occurred.
[0039]
[Inert gas blowing pattern]
The above-described inert gas blowing pattern will be described.
Table 3 shows the change over time in the amount of Ar gas blown in the first strand in which the method of the present invention was performed.
[0040]
[Table 3]

[0041]
In order to prevent the one-sided flow of molten steel, it is effective to divide the port and blow the inert gas.
In Table 3, the pattern A is a system in which the gas is alternately switched to both ports while gradually changing the supply amount of the Ar gas to the A port and the B port of the inert gas supply port, and the gas is supplied to one port. During the supply period, the gas is not supplied to the other port. The B pattern is a method of alternately switching the gas to both ports while changing the supply amount of Ar gas to both ports in a stepwise manner. The sum of the gas supply amounts to both ports is constant, and the value is: This is a pattern equal to the maximum blowing amount of Ar gas.
[0042]
Test No. 1 is a casting test performed using molten steel of Steel No. 1 at a total blowing rate of Ar gas of 10 L / min. In the first strand on which the test of the method of the present invention was performed, the Ar gas blowing pattern was the A pattern, and the Ar gas switching time was 5 s (seconds). In the first strand, one-sided flow of the molten steel did not occur, and the clogging of the nozzle was also slight. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, the nozzle was slightly clogged, but one-sided flow occurred.
[0043]
Test No. 2 is a test performed using molten steel of Steel No. 2 under the same other conditions as Test No. 1. In the first strand in which the test of the example of the present invention was performed, no one-sided flow of the molten steel occurred, and the clogging of the nozzle was also slight. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, one-sided flow occurred, and the nozzle was also closed because the molten steel had a high Al content.
[0044]
Test No. 3 is a test performed under the same conditions as Test No. 1 except that the blowing pattern of the Ar gas was the B pattern. In the first strand where the test of the example of the present invention was performed, no one-sided flow of the molten steel occurred, and the nozzle was slightly clogged. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, the nozzle was slightly clogged, but one-sided flow occurred.
[0045]
Test No. 4 is a test performed under the same conditions as Test No. 1 except that the switching time of Ar gas blowing is 2 s. In the first strand in which the test of the example of the present invention was performed, no one-sided flow of the molten steel occurred, and the clogging of the nozzle was also slight. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, the nozzle was slightly clogged, but one-sided flow occurred.
[0046]
Test No. 5 is a test performed under the same conditions as Test No. 1 except that the total blowing amount of Ar gas was 15 L / min. In the first strand in which the test of the present invention was performed, no one-sided flow of the molten steel occurred, and there was no blockage of the nozzle. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, the nozzle was slightly clogged, but one-sided flow occurred.
[0047]
Test No. 6 is a test performed under the same conditions as Test No. 5 except that the switching time of Ar gas blowing is 2 s. In the first strand in which the test of the present invention was performed, no one-sided flow of the molten steel occurred, and there was no blockage of the nozzle. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, the nozzle was slightly clogged, but one-sided flow occurred. In addition, when the switching time of Ar gas blowing was set to 2 s, a tendency was observed that the fluctuation of the molten metal level in the mold slightly increased. However, this increase in the change in the level of the molten metal is not an amount that causes a problem in the controllability of the level of the molten metal, and furthermore, does not affect the quality of the slab.
[0048]
Test No. 7 is a test performed under the same conditions as Test No. 1 except that the total blowing amount of Ar gas was 20 L / min. In the first strand on which the test of the present invention was performed, no one-sided flow of molten steel occurred, and there was no blockage of the nozzle. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, a small one-sided flow occurred, and no nozzle clogging occurred.
[0049]
Test No. 8 is a test performed using molten steel of Steel No. 2 under the same other conditions as Test No. 7. In the first strand on which the test of the example of the present invention was performed, no one-sided flow of molten steel occurred, and there was no blockage of the nozzle. On the other hand, in the second strand in which the test of the comparative example was performed, a small one-sided flow occurred, and no nozzle clogging occurred.
[0050]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the continuous casting method of this invention, the uneven clogging which arises when the oxide of Al in molten steel adheres to the inner surface of a sliding nozzle, an injection hole, etc. eliminates the molten steel which causes the surface defect of a slab. One-sided flow of the injection flow can be eliminated.
[0051]
In addition, the sliding nozzle of the present invention does not cause uneven clogging due to deposits, and is suitable for performing the above-described continuous casting method.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams showing the structure of a sliding nozzle of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic diagram of a vertical cross section cut along a plane including a center axis of an upper and lower fixed plate, and FIG. The schematic diagram of the horizontal cross section of the arrow direction cut | disconnected by the line is each shown.
2A and 2B are schematic diagrams showing the structure of a general sliding nozzle, in which FIG. 2A is a schematic diagram of a vertical cross section cut along a plane including a center axis of an upper and lower fixed plate, and FIG. 1 shows a schematic view of a horizontal cross section taken in the direction of the arrow cut by the arrow.
FIG. 3 is a schematic view of a vertical section schematically showing a continuous casting facility.
[Explanation of symbols]
1: Tundish,
2: Sliding nozzle,
3: immersion nozzle,
4: mold,
5: molten steel,
6: solidified shell,
7: slab,
21: Upper fixed plate,
22: slide board,
23: Lower fixed plate,
24: molten steel supply hole in upper fixed plate,
25: molten steel supply hole of slide machine,
26: molten steel supply hole in the lower fixed board,
27: Gas inlet,
27a: A port of gas inlet,
27b: B port of gas inlet,
28: central axis of molten steel supply hole,

Claims

タンディッシュから鋳型内への溶鋼の供給量を調整するためのスライディングノズルを通過する溶鋼中に不活性ガスを吹き込むための不活性ガス吹き込み口を、前記スライディングノズルの溶鋼供給孔部の内周面に周方向に配置し、前記不活性ガス吹き込み口を、前記溶鋼供給孔の中心軸を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面により、前記スライディングノズルの摺動方向に分割し、不活性ガスの吹き込み量を前記の各吹き込み口ごとに調整して鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。An inert gas injection port for blowing an inert gas into molten steel passing through a sliding nozzle for adjusting a supply amount of molten steel from the tundish into the mold, an inner peripheral surface of a molten steel supply hole portion of the sliding nozzle. The inert gas injection port is disposed in a circumferential direction, and the inert gas blowing port is formed by a plane including the central axis of the molten steel supply hole and having a line intersecting with a sliding surface of the sliding nozzle perpendicular to the sliding direction. A continuous casting method, wherein the casting is performed by adjusting the blowing amount of the inert gas for each of the blowing ports.

タンディッシュから鋳型内への溶鋼の供給量を調整するためのスライディングノズルであって、前記スライディングノズルの溶鋼供給孔を通過して鋳型内に供給される溶鋼中に不活性ガスを吹き込むための不活性ガス吹き込み口が、前記溶鋼供給孔部の内周面に周方向に配置され、前記不活性ガス吹き込み口は、溶鋼供給孔の中心軸を含みスライディングノズルの摺動面との交線が摺動方向に垂直な平面により、前記スライディングノズルの摺動方向に分割され、不活性ガスの吹き込み量を前記各吹き込み口ごとに独立して調整可能なことを特徴とするスライディングノズル。A sliding nozzle for adjusting a supply amount of molten steel from a tundish into a mold, wherein the sliding nozzle is configured to blow an inert gas into molten steel supplied into the mold through a molten steel supply hole of the sliding nozzle. An active gas injection port is disposed circumferentially on an inner peripheral surface of the molten steel supply hole, and the inert gas injection port includes a central axis of the molten steel supply hole, and a line of intersection with a sliding surface of a sliding nozzle slides. A sliding nozzle which is divided in a sliding direction of the sliding nozzle by a plane perpendicular to a moving direction, and in which a blowing amount of the inert gas can be independently adjusted for each of the blowing ports.